Fisica nuclear

Análisis de energía de una fuente gamma.
I. OBJETIVOS
➢ Realizar el análisis e identificar las características de una fuente de radiación gamma.
II. FUNDAMENTO TEORICO
Cuando un núcleo se halla en estado excitado, puede decaer a estados más estables conservando el número de nucleones de cada especie mediante la emisión de radiación electromagnética, que recibe el nombrede radiaron gamma (radiación γ). En cada una de estas transiciones se produce un fotón cuya energía es igual a la diferencia de energías de los estados nucleares inicial y final, despreciando la energía de retroceso final del núcleo.
Las vidas medias para las emisiones gamma son normalmente muy cortas, sin embargo en ocasiones se encuentran vidas medias por emisión gamma significativamentemayores, de incluso horas o días. Los núclidos excitados correspondientes a estas largas vidas medias son estados metaestables que reciben el nombre de isómeros o estados isoméricos, y las correspondientes desintegraciones se denominan transiciones isoméricas . para indicar que un estado corresponde a un núclido metaestable se emplea el superíndice m:
AmX o bien AXm

La emisión γ seobserva en todos lo núcleos que tienen estados excitados ligados (A>5). Además dadas las cortas vidas medias asociadas a las emisiones gammas, los núcleos excitados solo pueden haber existido como tales desde muy poco tiempo antes de que tenga lugar la desexcitacion. Por lo tanto, la radiactividad gamma ha de venir precedida por desintegraciones α o β, otras reacciones nucleares o similares.Frecuentemente otro proceso compite con la radiación gamma: se trata de la conversión interna, en la que el núcleo se desexcita transfiriendo su energía directamente a un electrón atómico. Este queda libre, y el átomo en cuestión queda ionizado.
Fenómenos de interacción de la radiación electromagnética con la materia.
Los fotones de baja energía que inciden sobre los átomos de un sólido puedenser dispersados coherentemente sin cambiar su energía, dando lugar a la llamada dispersión de Rayleigh. Sin embargo en regiones mas energeticas del espectro electromagnético como son los rayos X y los rayos γ, son otros procesos los que dominan, a saber: efecto fotoeléctrico, efecto comptón y producción de pares.
EFECTO FOTOELECTRICO: En este efecto, un fotón es absorbido por un átomo y unode los electrones atómicos es emitido con una energía cinética.
Te = Eγ - Eβ
Donde Eγ es la energía del fotón incidente y Eβ es la energía de enlace que tenia en el átomo el electrón emitido. El electrón emitido recibe el nombre de fotoelectrón. Este fenómeno solo se puede dar en presencia de un átomo, que recibe una despreciable energía de retroceso que la reacción aislada viola laconservación del cuadrimomento.

La sección eficaz de absorción fotoeléctrica [pic]es difícil de calcular teóricamente. Sin embargo, a partir de los resultados experimentales se puede caracterizar el efecto fotoeléctrico de la siguiente manera.
✓ Dentro de la región de rayo X y γ, es el proceso mas significativo para fotones de baja energía (Eγ [pic]( Eβ-). Esto se debe a que cuando [pic]sepueden arrancar los electrones de la capa en cuestión, mientras que cuando [pic]estos son inaccesibles energéticamente y es imposible arrancarlos.
✓ Salvo para las energías de las capas, [pic] disminuye rápidamente con la energía del fotón incidente.
✓ [pic] crece rápidamente con el numero atómico (como Z5 para Eγ>EK).

Al emitir el fotoelectrón, se crea una vacante en una capainterna, y el ión resultante se encuentra en un estado altamente excitado (posiblemente autoionizante). El ión se desexcita cuando un electrón proveniente de una capa mas externa llena la vacante. En la transición se puede emitir un fotón (rayos X) o producirse la autoionización del ión por emisión de un electrón Auger. La emisión de radiación en las desexcitaciones atómicas recibe el nombre de...