¿Qué es la decadencia gamma frente a la decadencia beta? – Radiactividad – Definición

Gamma Decay vs Beta Decay. Este artículo resume las principales diferencias entre la desintegración gamma y beta, que tienen una naturaleza diferente. Las partículas beta son electrones de alta energía, mientras que los rayos gamma son fotones de alta energía. Dosimetría de radiación

La desintegración gamma o la desintegración γ representa la desintegración de un núcleo padre a una hija a través de la emisión de rayos gamma (fotones de alta energía). Esta transición ( desintegración γ ) puede caracterizarse como:

Decadencia gamma - Radioactividad gamma - definición

Como se puede ver, si un núcleo emite un rayo gamma, los números atómicos y en masa del núcleo hijo siguen siendo los mismos, pero el núcleo hijo formará un estado de energía diferente del mismo elemento. Tenga en cuenta que los nucleidos con igual número de protones e igual número de masa (haciéndolos, por definición, el mismo isótopo), pero en un estado de energía diferente se conocen como isómeros nucleares. Por lo general, indicamos isómeros con un superíndice m, por lo tanto: 241m Am o 110m Ag.

Yodo 131 - esquema de descomposición
Yodo 131 – esquema de descomposición

En la mayoría de las fuentes prácticas de laboratorio, los estados nucleares excitados se crean en la desintegración de un radionúclido original, por lo tanto, una desintegración gamma generalmente acompaña a otras formas de desintegración , como la desintegración alfa o beta. Típicamente después de una desintegración beta (transición isobárica), los núcleos generalmente contienen demasiada energía para estar en su estado estable o secundario final.

Los rayos gamma son fotones de alta energía con longitudes de onda muy cortas y, por lo tanto, de muy alta frecuencia. Los rayos gamma de la desintegración radiactiva están en el rango de energía de unos pocos keV a ~ 8 MeV, lo que corresponde a los niveles de energía típicos en los núcleos con una vida útil razonablemente larga. Como se escribió, se producen por la descomposición de los núcleos a medida que pasan de un estado de alta energía a un estado más bajo. Dado que los rayos gamma son en sustancia solo fotones de muy alta energía, son materia muy penetrante y, por lo tanto, biológicamente peligrosos. Los rayos gamma pueden viajar miles de pies en el aire y pueden pasar fácilmente a través del cuerpo humano.

A diferencia de la radiactividad alfa y beta , la radioactividad gamma se rige por una interacción electromagnética en lugar de una interacción débil o fuerte . Al igual que en las transiciones atómicas, el fotón se lleva al menos una unidad de momento angular (el fotón, descrito por el campo electromagnético del vector, tiene un momento angular de giro de ħ), y el proceso conserva la paridad .

Referencia especial: WSC Williams. Física nuclear y de partículas. Clarendon Press; 1 edición, 1991, ISBN: 978-0198520467.

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La desintegración beta o desintegración β representa la desintegración de un núcleo padre a una hija a través de la emisión de la partícula beta. Esta transición ( β  decaimiento ) puede ser caracterizado como:

Decaimiento Beta - Radioactividad Beta - definición

Si un núcleo emite una partícula beta, pierde un electrón (o positrón). En este caso, el número de masa del núcleo hijo sigue siendo el mismo, pero el núcleo hijo formará un elemento diferente.

Las partículas beta son electrones o positrones de alta energía y alta velocidad emitidos por ciertos tipos de núcleos radiactivos como el potasio-40. Las partículas beta tienen un mayor rango de penetración que las partículas alfa, pero aún mucho menos que los rayos gamma . Las partículas beta emitidas son una forma de radiación ionizante también conocida como rayos beta. Existen las siguientes formas de desintegración beta:

  • Decadencia beta negativa – Decadencia de electrones. En la descomposición de electrones, un núcleo rico en neutrones emite un electrón de alta energía (β  partículas). Los electrones están cargados negativamente de partículas casi sin masa Debido a la ley de conservación de la carga eléctrica, la carga nuclear debe aumentar en una unidad. En este caso, el proceso puede ser representado por: 
  • Decaimiento Beta Positivo – Positron Decay. En la descomposición de positrones, un núcleo rico en protones emite un positrón (los positrones son antipartículas de electrones y tienen la misma masa que los electrones pero carga eléctrica positiva), y por lo tanto reduce la carga nuclear en una unidad. En este caso, el proceso puede representarse mediante: Una aniquilación ocurre cuando un positrón de baja energía colisiona con un electrón de baja energía.
  • Decadencia beta inversa: captura de electrones . La captura de electrones , conocida también como desintegración beta inversa, a veces se incluye como un tipo de desintegración beta, porque el proceso nuclear básico, mediado por la interacción débil, es el mismo. En este proceso, un núcleo rico en protones también puede reducir su carga nuclear en una unidad al absorber un electrón atómico. 

Teoría de la descomposición beta: interacción débil

La desintegración beta se rige por la interacción débil . Durante una desintegración beta de los dos abajo quarks se transforma en un quark arriba emitiendo un W  Higgs (se lleva una carga negativa). El W  Higgs luego se desintegra en un partícula beta y un antineutrino . Este proceso es equivalente al proceso, en el que un neutrino interactúa con un neutrón.

teoría de la desintegración beta - interacción débil

Como se puede ver en la figura, la interacción débil cambia un sabor de quark a otro. Tenga en cuenta que, el modelo estándar cuenta seis sabores de quarks y seis sabores de leptones. La interacción débil es el único proceso en el que un quark puede cambiar a otro quark, o un leptón a otro leptón (cambio de sabor). Ni la interacción fuerte ni electromagnéticapermitir el cambio de sabor. Este hecho es crucial en muchas desintegraciones de partículas nucleares. En el proceso de fusión, que, por ejemplo, alimenta al Sol, dos protones interactúan a través de la fuerza débil para formar un núcleo de deuterio, que reacciona aún más para generar helio. Sin la interacción débil, el diprotón se descompondría en dos protones no unidos de hidrógeno-1 a través de la emisión de protones. Como resultado, el sol no ardería sin él ya que la interacción débil causa la transmutación p -> n.

A diferencia de la desintegración alfa , ni la partícula beta ni su neutrino asociado existen dentro del núcleo antes de la desintegración beta, sino que se crean en el proceso de desintegración. Mediante este proceso, los átomos inestables obtienen una relación más estable de protones a neutrones. La probabilidad de descomposición de un nucleido debido a beta y otras formas de descomposición está determinada por su energía de unión nuclear. Para que la emisión de electrones o positrones sea energéticamente posible, la liberación de energía (ver más abajo) o el valor Q debe ser positivo.

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