Desintegración Nuclear

Desintegración Nuclear
Los núcleos tienen estados excitados. Estos estados excitados pueden desintegrarse por la emisión de fotones de alta energía al estado fundamental, directamente o por vía de estados de menor energía. En adición, los núcleos tanto en estado excitado como estado fundamental pueden emitir espontáneamente otras partículas para alcanzar configuraciones de menor energía.
Cuandola desintegración nuclear fue investigada en un principio, los productos desintegrados recibieron los nombres rayos γ, partículas α, partículas β⁺ y partículas β⁻. No fue hasta después que se reconoció que los productos de la desintegración no eran nuevas entidades, pero esos rayos γ son fotones de alta energía, partículas α son núcleos de helio, las partículas β⁺ son positrones y las partículasβ⁻ electrones.
En las varias reacciones de las leyes de conservación de la masa y energía usuales, la carga y momentos lineales y angulares siempre se aplican. En la desintegración nuclear, se encuentra que la ley de conservación de nucleones también se mantiene: el número de nucleones antes y después de la desintegración debe ser el mismo.
La ley estadística de la desintegración radiactiva
Enuna típica desintegración radiactiva un nucleón inicialmente inestable (llamado el padre), emite una partícula y decae en un núcleo llamado la hija, efectivamente el nacimiento de la hija surge de la muerte del padre. La hija puede ser también el mismo núcleo en un estado de energía menor, como en el caso de la desintegración γ, o un núcleo completamente nuevo como los que surgen de ladesintegración α y β. No importa qué tipo de partículas sea emitida, todas las desintegraciones nucleares siguen la misma ley de la desintegración radioactiva. Si inicialmente hay N_0 nucleos padres inestables, el número (N) de padres que quedaran después de un tiempo t es:
N = N_0 e^(-λt)
La constante λ es la constante de desintegración o desintegración constante y depende del proceso de desintegraciónparticular.
La ecuación anterior es una ley estadística, en vez de determinista, da el numero esperado (N) de padres que sobreviven después de un tiempo (t). De cualquier manera si N_0 no es muy grande (como lo es siempre en las aplicaciones), el número real y el numero esperado de sobrevivientes casi siempre diferirá por no menos que una insignificante fracción de N_0.
La rapidez de desintegraciónde una muestra radioactiva es medida usualmente por la mitad del tiempo (T_(1/2)), definido como el intervalo de tiempo en el cual el numero de núcleos padres al inicio del intervalo por un factor de un medio. La vida media es fácilmente obtenida en términos de λ con:
T_(1/2)= ln⁡2/λ= 0.063/λ
Por lo tanto, empezando inicialmente con Nₒ núcleos, después de T_(1/2) quedaran N_0/2 y despuésde 2T_(1/2) quedaran N_0/4, etc.

Otra cantidad que mide que tan rápido se desintegra una muestra es el promedio de un núcleo (T_m), dada por
T_m= 1/λ= T_(1/2)/ln2
La ley que describe el incremento en núcleos hija, asumiendo que sean estables, se obtiene (de la primera ecuación) como:
N_D = N_0- N = N_0 (1- e^(-λt) )
En muchas desintegraciones el núcleo hija es también inestable y sedesintegra más en una nieta.
La actividad de una muestra está definida como el valor absoluto de la tasa de desintegración
Actividad = |dN/dt| = λN_0 e^(-λt) = λN_0
La unidad de medida de la taza de desintegración o actividad, es el curie, definido como 1Ci=3.700*〖10〗^10 desintegraciones por segundo, o el Becquerel (unidad del SI, Bq) donde 1Bq=1 desintegracion por segundo.
Desintegración Gama
Enuna desintegración gama un núcleo en un estado inicialmente excitado hace una transición a un estado de menor energía y en el proceso emite un fotón, llamado un rayo γ. Se encuentra que los rayos γ emergen con energías discretas, lo cual muestra que los núcleos poseen niveles de energía discretos. La energía del fotón de rayo γ se da por la expresión común:
hv= E_u- E_t
En contraste con los...