O que é Gamma Decay vs Beta Decay – Radioatividade – Definição

Decaimento gama vs Decaimento beta. Este artigo resume as principais diferenças entre decaimento gama e beta, que têm natureza diferente. As partículas beta são elétrons de alta energia, enquanto os raios gama são fótons de alta energia. Dosimetria de Radiação

Decaimento gama ou decaimento γ representa a desintegração de um núcleo pai em uma filha através da emissão de raios gama (fótons de alta energia). Essa transição ( decaimento γ ) pode ser caracterizada como:

Decaimento gama - radioatividade gama - definição

Como pode ser visto, se um núcleo emite um raio gama, os números atômicos e de massa do núcleo filha permanecem os mesmos, mas o núcleo filha formará diferentes estados de energia do mesmo elemento. Observe que nuclídeos com número de prótons e número de massa iguais (tornando-os por definição o mesmo isótopo), mas em um estado de energia diferente são conhecidos como isômeros nucleares. Normalmente indicamos isômeros com um sobrescrito m, assim: 241m Am ou 110m Ag.

Iodo 131 - esquema de decaimento
Iodo 131 – esquema de decaimento

Na maioria das fontes práticas de laboratório, os estados nucleares excitados são criados no decaimento de um radionuclídeo parental, portanto, um decaimento gama normalmente acompanha outras formas de decaimento , como decaimento alfa ou beta. Normalmente, após um decaimento beta (transição isobárica), os núcleos geralmente contêm muita energia para estar em seu estado final estável ou filha.

Os raios gama são fótons de alta energia com comprimentos de onda muito curtos e, portanto, frequência muito alta. Os raios gama do decaimento radioativo estão na faixa de energia de alguns keV a ~ 8 MeV, correspondendo aos níveis típicos de energia nos núcleos com vida útil razoavelmente longa. Como foi escrito, eles são produzidos pela decomposição dos núcleos à medida que passam de um estado de alta energia para um estado inferior. Como os raios gama são em substância apenas fótons de alta energia, eles são matéria muito penetrante e, portanto, biologicamente perigosos. Os raios gama podem viajar milhares de pés no ar e podem facilmente passar pelo corpo humano.

Ao contrário da radioatividade alfa e beta , a radioatividade gama é governada por uma interação eletromagnética em vez de uma interação fraca ou forte . Como nas transições atômicas, o fóton carrega pelo menos uma unidade de momento angular (o fóton, sendo descrito pelo campo eletromagnético do vetor, possui momento angular de rotação de ħ), e o processo conserva a paridade .

Referência especial: WSC Williams. Física Nuclear e de Partículas. Clarendon Press; 1 edição, 1991, ISBN: 978-0198520467.

 

Decaimento beta ou decaimento β representa a desintegração de um núcleo parental para uma filha através da emissão da partícula beta. Essa transição ( β  decaimento ) pode ser caracterizada como:

Deterioração beta - radioatividade beta - definição

Se um núcleo emite uma partícula beta, perde um elétron (ou pósitron). Nesse caso, o número de massa do núcleo filha permanece o mesmo, mas o núcleo filha formará um elemento diferente.

As partículas beta são elétrons ou pósitrons de alta energia e alta velocidade emitidos por certos tipos de núcleos radioativos, como o potássio-40. As partículas beta têm maior alcance de penetração do que as partículas alfa, mas ainda muito menos que os raios gama . As partículas beta emitidas são uma forma de radiação ionizante, também conhecida como raios beta. Existem as seguintes formas de decaimento beta:

  • Decaimento beta negativo – Decaimento de elétrons. No decaimento de elétrons, um núcleo rico em nêutrons emite um elétron de alta energia (β  partícula). Os elétrons são carregados negativamente com partículas quase sem massa. Devido à lei de conservação da carga elétrica, a carga nuclear deve aumentar em uma unidade. Nesse caso, o processo pode ser representado por: 
  • Decaimento beta positivo – Decaimento de pósitrons. No decaimento de pósitrons, um núcleo rico em prótons emite um pósitron (os pósitrons são antipartículas de elétrons e têm a mesma massa que os elétrons, mas com carga elétrica positiva) e, assim, reduzem a carga nuclear em uma unidade. Nesse caso, o processo pode ser representado por: Uma aniquilação ocorre quando um pósitron de baixa energia colide com um elétron de baixa energia.
  • Decaimento Beta Inverso – Captura de Elétrons . A captura de elétrons , também conhecida como decaimento beta inverso, às vezes é incluída como um tipo de decaimento beta, porque o processo nuclear básico, mediado pela interação fraca, é o mesmo. Nesse processo, um núcleo rico em prótons também pode reduzir sua carga nuclear em uma unidade absorvendo um elétron atômico. 

Teoria da deterioração beta – interação fraca

A deterioração beta é governada pela interação fraca . Durante um decaimento beta de dois para baixo quarks muda para um quark-se emitindo um W  Higgs (transporta para longe uma carga negativa). O W  Higgs depois decai para uma partícula beta e um antineutrino . Esse processo é equivalente ao processo no qual um neutrino interage com um nêutron.

teoria do decaimento beta - interação fraca

Como pode ser visto na figura, a interação fraca muda um sabor de quark para outro. Observe que, o Modelo Padrão conta seis sabores de quarks e seis sabores de leptons. A interação fraca é o único processo no qual um quark pode mudar para outro, ou um lepton para outro lepton (mudança de sabor). Nem a forte interação nem eletromagnéticapermitir mudança de sabor. Este fato é crucial em muitos decaimentos de partículas nucleares. No processo de fusão, que, por exemplo, alimenta o Sol, dois prótons interagem através da força fraca para formar um núcleo de deutério, que reage ainda mais para gerar hélio. Sem a interação fraca, o diproton decairia novamente em dois prótons não ligados a hidrogênio-1 através da emissão de prótons. Como resultado, o sol não queimaria sem ele, pois a interação fraca causa a transmutação p -> n.

Ao contrário do decaimento alfa , nem a partícula beta nem seu neutrino associado existem dentro do núcleo antes do decaimento beta, mas são criados no processo de decaimento. Por esse processo, átomos instáveis ​​obtêm uma proporção mais estável de prótons e nêutrons. A probabilidade de decaimento de um nuclídeo devido a beta e outras formas de decaimento é determinada por sua energia de ligação nuclear. Para que a emissão de elétrons ou pósitrons seja energeticamente possível, a liberação de energia (veja abaixo) ou o valor Q deve ser positivo.

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