Desintegración alfa
variante de la desintegración radiactiva / De Wikipedia, la enciclopedia encyclopedia
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La desintegración alfa o decaimiento alfa es una variante de desintegración radiactiva por la cual un núcleo atómico emite una partícula alfa y se convierte en un núcleo con cuatro unidades menos de número másico y dos unidades menos de número atómico.
Se le puede considerar emisión espontánea de núcleos de helio 4 (4He2+) —en adelante partículas α— a partir de núcleos de átomos más pesados, mediante un proceso de fisión nuclear espontánea. Este tipo de desintegración es típico únicamente de los núcleos atómicos muy pesados.
El telurio 106 (106Te) es el isótopo más ligero en el cual ocurre desintegración alfa en la naturaleza. Artificialmente, el berilio 8 (8Be) se desintegra en dos partículas alfa, en el proceso triple alfa, esencial para generación de carbono 12 (12C) en el interior de las estrellas.
La secuencia de este fenómeno de desintegración se representa mediante la ecuación siguiente:
- .
Con el uranio 238, por ejemplo:
La primera ecuación no está equilibrada eléctricamente. Pero, en la mayoría de los casos el núcleo resultante pierde rápidamente dos electrones en favor de la partícula alfa y se convierte en un átomo de (4He), eléctricamente neutro.
Por esta razón, en la mayoría de los casos, cuando existe un mineral de alto contenido de uno o más elementos radiactivos, en sus alrededores, por la vía de decaimiento alfa, se forman bolsas de 4He.
Todo el helio existente en la Tierra se origina mediante desintegración alfa de elementos radiactivos. Debido a esto suele encontrarse en depósitos minerales ricos en uranio o en torio. Así mismo se obtiene como subproducto en pozos de extracción de gas natural.
El espectro propio de la desintegración es discreto: en un estudio espectroscópico pueden observarse picos en energías identificables con las propias del proceso de decaimiento.
El rango de energías a los que los núcleos emiten las partículas, , puede circunscribirse a 2 MeV 9 MeV (megavoltios electrónicos o megaelectronvoltios).
Aunque las partículas alfa tienen una carga +2 e, esto no suele mostrarse porque una ecuación nuclear describe una reacción nuclear sin considerar los electrones, una convención que no implica que los núcleos se den necesariamente en átomos neutros.
La desintegración alfa ocurre típicamente en los nuclidos más pesados. Teóricamente, sólo puede ocurrir en núcleos algo más pesados que el níquel (elemento 28), donde la energía de enlace global por nucleón ya no es máxima y los nucleidos son, por tanto, inestables hacia procesos de tipo fisión espontánea. En la práctica, este modo de desintegración sólo se ha observado en nucleidos considerablemente más pesados que el níquel, siendo los emisores alfa más ligeros conocidos los isótopos más ligeros (números másicos 104-109) del telurio (elemento 52). Excepcionalmente, sin embargo, el berilio-8 decae en dos partículas alfa.
La desintegración alfa es, con diferencia, la forma más común de desintegración en cúmulos, en la que el átomo padre expulsa una colección definida de nucleones hija, dejando atrás otro producto definido. Es la forma más común debido a la combinación de una energía de enlace nuclear extremadamente alta y una masa relativamente pequeña de la partícula alfa. Al igual que otras desintegraciones en cúmulos, la desintegración alfa es fundamentalmente un proceso de tunelización cuántica. A diferencia de la desintegración beta, se rige por la interacción entre la fuerza nuclear fuerte y la fuerza electromagnética.
Las partículas alfas tienen una energía cinética típica de 5 MeV (o ≈ 0,13% de su energía total, 110 TJ/kg) y una velocidad de unos 15.000.000 m/s, o el 5% de la velocidad de la luz. Existe una variación sorprendentemente pequeña en torno a esta energía, debido a la la fuerte dependencia de la vida media de este proceso respecto a la energía producida. Debido a su masa relativamente grande, a la carga eléctrica de +2 e y a su velocidad relativamente baja, es muy probable que las partículas alfa interactúen con otros átomos y pierdan su energía, y su movimiento hacia adelante puede ser detenido por unos pocos centímetros de aire.
Aproximadamente el 99% del helio producido en la Tierra es el resultado de la desintegración alfa de depósitos subterráneos de minerales que contienen uranio o torio. El helio sale a la superficie como subproducto de la producción de gas natural.