Tipos de Radiactividad

El decaimiento radiactivo de un núcleo atómico es un proceso espontáneo de desintegración de dicho núcleo. Los eventos de decaimiento se presentan en núcleos inestables, es decir, donde la proporción entre el número de protones y el de neutrones no es energéticamente óptima. Así, cuando la fuerza de interacción nuclear fuerte no puede mantener al núcleo unido tiene lugar dicho proceso. La periodicidad de este tipo de procesos (estadísticamente hablando) es característica para cada isótopo de cada elemento y no puede ser alterada artificialmente.

Existen tres tipos principales de decaimiento radioactivo: el decaimiento alfa, beta y gamma.

• El decaimiento α se presenta, generalmente, en elementos más pesados que el bismuto. En este caso, tiene lugar el desprendimiento de un núcleo de helio (He-4), llamado partícula alfa. -
• El decaimiento β se presenta, generalmente, en núcleos de menor peso atómico que el bismuto en donde las proporciones de protones y neutrones resultan inestables. Por ejemplo, los núcleos estables C-12 y C-13 tienen una proporción neutrones:protones de 6:6 (= 1) y de 7:6 (= 1.17), respectivamente, mientras que en los núcleos radioactivos C-11 y C-14 éstas son de 5:6 (= 0.83) y 8:6 (= 1.33), respectivamente. Bajo este supuesto de inestabilidad, en el interior del núcleo se lleva a cabo una interconversión entre protones (C-11 vía β + ) y neutrones (C-14 vía β − ).
• El decaimiento γ se presenta en núcleos con un nivel energético excitado. La composición del núcleo no se ve alterada y solo se emite un fotón con un alto nivel de energía.

¿Cómo se descubrió el neutrino?

Wolfgang Ernst Pauli (1900 – 1858) fìsico austríaco nacido en Viena, es uno de los fundadores de la mecánica cuántica. El segundo nombre Ernst, se lo debe a que su padre era un gran admirador de Ernst Mach.

En 1930, cuando estudiaba el fenómeno de la desintegración de núcleos radioactivos, Wolfgang Pauli propuso por primera vez la existencia hipotética de unas partículas desconocidas como explicación a la aparente pérdida de energía y momento lineal en la desintegración β de los neutrones.

Desgraciadamente, según lo previsto, la partícula tenía que estar desprovista de masa, sin carga eléctrica y no estar afectada por la interacción nuclear fuerte. Con los medios disponibles en esos años, no pudo ser detectada y la idea de lo que después de denominó neutrino, quedó aparcada durante 25 años.

La posibilidad de que un neutrino interactúe con la materia, es muy pequeña. Se necesitaría un bloque de plomo de un grosor de millones de kilómetros para detener la mitad de los neutrinos que llegaran a él.

Los neutrones no son estables y su existencia probable es de sólo 15 minutos. Al desintegrarse, el neutrón, aparentemente da como resultado un protón y un electrón. Pero, además, el neutrón desintegrado produce una tercera partícula muy difícil de detectar con los medios disponibles a mediados del siglo XX: el neutrino. Hubo que esperar hasta 1956 para detectar por primera vez a los neutrinos.

No está de más mencionar que solamente hay tres partículas estables: electrón, protón y neutrino. Todas las otras partículas tienen una existencia muy efímera y se desintegran al cabo de unas pocas milésimas de segundo.

Esta circunstancia da mucho que pensar si se reflexiona acerca de ello cuando miramos nuestro cuerpo que se compone totalmente de electrones, protones y neutrones.

El nombre del físico estadounidense Frederick Reines (1918 – 1998) está intimamente asociado con el descubrimiento del neutrino y con la posterior investigación de sus propiedades fundamentales.

En 1956, Frederick Reines y su colega Clyde Cowman demostraron experimentalmente la existencia de los neutrinos. Para ello, bombardearon agua pura con un haz de 10¹⁸ neutrones por segundo. Observando la emisión de fotones que originó este bombardeo, determinaron fehacientemente la existencia de estas huidizas partículas. A partir de los años 1990, los estudios astronómicos y cosmológicos proporcionaron una sorprendente cantidad de información acerca de los neutrinos.

En el año 1995, Reines fue galardonado con el Premio Nobel de Física, por el descubrimiento del neutrino y del antineutrino que realizó junto con Clyde Cowman.

El neutrino descubierto por Pauli y por Reines es el llamado neutrino electrónico, el que pertenece a la familia de partículas formadas por electrones, quarks up, quarks down y neutrinos.

En 1987 Leon Max Lederman, Melvin Schwartz y Jack Steinberger descubrieron los dos restantes tipos de neutrinos: tauónicos y muónicos, pertenecientes a las familias del tauón y del muón, respectivamente.

Los neutrinos son partículas subatómicas de la clase de los fermiones, de carga eléctrica neutra y con espín 1/2.

Inicialmente se pensaba que el neutrino era una partícula sin masa y, por lo tanto, que viajaban a la velocidad de la luz, igual que los fotones. Los últimos estudios han confirmado que los neutrinos tienen masa. Aunque ésta no se conoce con exactitud. se estima que es aproximadamente 500.000 veces más pequeña que la masa del electrón. Tanto los electrones como los neutrinos, tienen poca masa y por ello se denominan "leptones"

Los neutrinos no se ven afectados por la fuerza electromagnética ni por la fuerza nuclear fuerte; pero sí están afectados por la fuerza nuclear débil y por la fuerza de gravedad.

Resulta curioso saber que del hecho de que en la Tierra se detecten tres clases de neutrinos (neutrino electrónico, neutrino muónico y neutrino tauónico) se puede deducir la cantidad de helio que se generó en el momento del Big Bang. Las observacione astronómicas fueron las primeras en decir a los físicos que los neutrinos tienen masa. La conexión entre experimentos de laboratorio, la astrofísica y la cosmología permite a los investigadores avanzar en los conocimientos de nuestro Universo.

El Sol es la fuente más importante de los neutrinos que llegan a la Tierra. Los procesos de desintegración beta de las reacciones que acaecen en el núcleo solar, generan enormes cantidades de neutrinos. Como éstos no interaccionan fácilmente con la materia, escapan libremente del núcleo solar, llegan a la Tierra y la atraviesan sin apenas dificultad.

De hecho, un ser humano es atravesado, en cada segundo, por miles de millones de estas diminutas partículas, sin que se entere. Ha sido muy difícil concebir algún sistema que pudiese detectarlos.

Las principales fuentes de neutrinos artificiales son las centrales nucleares.

En menor medida, los aceleradores de partículas también son generadoras de neutrinos.

Los neutrinos generados en las supernovas tipo II provocan la expulsión de buena parte de la masa de la estrella al medio interestelar.

Fuente:

• https://astrojem.com/teorias/neutrinos.html