Leyes de la desintegración radiactiva.
La desintegración nuclear es un proceso aleatorio y, por tanto, sólo es posible estudiarla en grandes colectivos de núcleos. Por esta razón, no tiene sentido intentar predecir si un determinado núcleo va a experimentar o no desintegración, o cuanto tiempo va a tardar en desintegrarse. Es imposible saber cuanto tiempo tarda un núcleo en desintegrarse.
Solo tiene sentido averiguar, dado un conjunto muy grande de núcleos, cuál es el número de ellos que se van a desintegrar en un tiempo t, o cuantos núcleos van a quedar al cabo de 1 día. También podemos conocer el tiempo necesario para que 1/3 de los núcleos iniciales se hayan desintegrado.
En estos procesos de probabilidad aparece siempre una función exponencial negativa:
N(t) = N0e − λt
No es el número de núcleos inicial.
N es el número de núcleos que quedan al cabo de un tiempo t
λ es una constante (constante radiactiva) que representa la rapidez con que los núcleos se desintegran. Representa la probabilidad que en un tiempo determinado (1 segundo en el SI) el núcleo se desintegre.
Si λ=0,5 quiere decir que un núcleo tiene una probabilidad del 50% de desintegrarse en 1 segundo. Esto no quiere decir que obligatoriamente se desintegre o no, únicamente habla de probabilidad.
Periodo de semidesintegración:
El periodo de semidesintegración de un núcleo radiactivo se define como el tiempo necesario para que una determinada cantidad de núcleos quede reducida a la mitad. Pasado este tiempo solo tendremos la mitad de los nucleos iniciales y el resto se habrá desintegrado. Después pasado el mismo tiempo quedará la cuarta parte, después la octava parfte y asi sucesivamente. está claro que cada vez quedarán menos núcleos aunque no desaparecen completamente.
Su relación con la constante radiactiva es sencilla:
Si hacemos N(t) la mitad de los núcleos iniciales No/2= N0e − λt 1/2 = e − λt
ln2= λt Periodo de semidesintegración T1/2= ln2/λ = 0,693/λ
Actividad radiactiva:
Se denomina Actividad de una muestra radiactiva a las partículas que se desintegran en un segundo. Esta actividad dependerá de la cantidad de partículas y de la probabilidad que se desintegren (constante λ):
Ac = λ.N = λ.N0e − λt
Es evidente que la radiactividad de una muestra radiactiva va disminuyendo aunque puede tener una actividad importante durante largos periodos de tiempo.
La actividad se mide normalmente utilizando una unidad llamada:
Curio. 1 Curio = 3,7.1010 desintegraciones/s.
Esta vida media y el tiempo de semidesintegración depende de cada núcleo. No se puede cambiar de ninguna forma. La desintegración radiactiva es un proceso irreversible independiente de cualquier intervención humana. Una vez que se produce un elemento radiactivo (en una central nuclear, en un laboratorio de investigación, en una bomba) es imposible parar su desintegración. No se detendrá jamás aunque puede llegar un momento en que queden pocos núcleos sin desintegrar.
En muchas actividades humanas se están generando actualmente grandes cantidades de isótopos radiactivos de vidas largas y cortas. Lo único que podemos hacer con estos residuos es encerrarlos en costosos recipientes para que la radiación que generan no nos afecte demasiado. Recordar que es un proceso “casi” eterno.