Page 789 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

770 Capítulo 39 La física nuclear y el núcleo

Decaimiento radiactivo

Analicemos el decaimiento radiactivo debido a partículas alfa, beta y gamma y estudiemos
lo que sucede durante cada proceso. La emisión de una partícula alfa ja reduce el número de
protones en el núcleo padre en 2 y el número de nucleones en 4. Simbólicamente escribimos

¿X ^Z24Y + ja + energía (39.8)

El término designado aquí como "energía" resulta del hecho de que la energía en reposo de
los productos es menor que la del átomo padre. La diferencia en energía es extraída principal­
mente como una energía cinética impartida a la partícula alfa. La energía cinética de retroceso
del átomo producido, con mucho mayor masa, es comparativamente más pequeña.

Ejemplo 39.5 W Escriba la reacción que ocurre cuando el 2g§Ra decae debido a la emisión alfa.

Solución: Al aplicar la ecuación (39.8). escribimos
2§gRa 2g¿Rn + ja + energía
Observe que el elemento radio inestable se ha transformado aquí en un nuevo elemento, el
radón, que está más cerca de la línea de estabilidad.

Ahora considere la emisión de partículas beta negativas del núcleo. Si las partículas beta
negativas son electrones, ¿cómo puede provenir un electrón de un núcleo que contiene sólo
protones y neutrones? Esto puede responderse, al menos parcialmente, por una analogía con
el átomo de Bohr. Hemos visto que los fotones, que no existen en el átomo, son emitidos
por los átomos cuando cambian de un estado a otro. De modo parecido los electrones, que
no existen en el núcleo, se pueden emitir en forma de radiación cuando el núcleo cambia de
un estado a otro. Cuando ocurre un cambio de ese tipo, la carga total debe conservarse. Esto
requiere la conversión de un neutrón en un protón y un electrón.

¿77 - > \ p +
Por consiguiente, en una emisión beta negativa, un neutrón es reemplazado por un protón. El
número atómico Z se incrementa en 1 y el número de masa no cambia. Simbólicamente,

¿X Z+\ Y + _?/3 + energía (39.9)
Un ejemplo de emisión beta es el decaimiento de un isótopo de neón en sodio:

joNe —» ¡¡Na + _?/3 + energía
El incremento en Z es necesario para conservar la carga.
En forma similar, en la emisión de positrón (beta positivo), un protón del núcleo decae
en un neutrón y un positrón.
\p ^ \n + +V

El número atómico Z disminuye en 1, y el número de masa A no cambia. Simbólicamente,

f X 2_aiY + +oi/8 + energía (39JO)

Un ejemplo de emisión de positrón es el decaimiento de un isótopo de nitrógeno en un
isótopo de carbono:

!yN U6C + +°/3 + energía