Desintegración beta, lo que aún no sabes de este fenómeno

Conozca aquí todo sobre la Desintegración Beta, proceso mediante el cual un nucleido o núcleo inestable emite una partícula beta para compensar la relación de neutrones y protones del núcleo atómico. Preparare para aprender con nosotros!

desintegración beta

Desintegración beta

En la ciencia de los materiales atómicos, la desintegración beta (β-rot) es una especie de desintegración radiactiva en la que un haz beta (electrón o positrón vivo y rápido) y un neutrino se producen a partir de un núcleo nuclear. Por ejemplo, la desintegración beta de un neutrón lo convierte en protón por la descarga de un electrón, o por otro lado un protón se transforma en neutrón por la salida de una (emanación de positrones), cambiando posteriormente el tipo de nucleido. Ni la molécula beta ni el neutrino relacionado existen dentro del núcleo antes de la desintegración beta, sin embargo, se producen en el procedimiento de putrefacción.

Mediante este procedimiento, las partículas débiles adquieren una proporción más estable de protones que los neutrones. La probabilidad de que un nucleido se pudra debido a la beta y a diferentes tipos de desintegración está controlada por su vitalidad atómica restrictiva. Las energías de acoplamiento de todos los nucleidos actuales forman lo que se conoce como la banda atómica o valle de la solidez. Para que la emanación de electrones o positrones sea vigorosamente concebible, la descarga de vitalidad (ver abajo) o la estimación Q deben ser seguras.

La desintegración beta es un resultado del poder débil, que se describe por tiempos de desintegración moderadamente largos. Los nucleones están hechos de quarks de arriba y quarks de abajo, y el poder frágil permite que un quark cambie de tipo mediante el comercio de un bosón W y la fabricación de una combinación de electrón/antineutrino o positrón/neutrino. Por ejemplo, un neutrón, hecho de dos quarks abajo y un quark arriba, se pudre a un protón hecho de un quark abajo y dos quarks arriba. Los tiempos de desintegración para algunos nucleidos que son propensos a la putrefacción beta pueden ser de un gran número de años.

La captura de electrones se incluye de vez en cuando como una especie de desintegración beta, a la luz del hecho de que el proceso atómico esencial, intercedido por el frágil poder, es el equivalente. En la captura de electrones, un electrón nuclear interno es capturado por un protón en el núcleo, convirtiéndolo en un neutrón, y se descarga un neutrino de electrones.

Descripción

Los dos tipos de desintegración beta se conocen como beta short. En la desintegración beta menos (β-), un neutrón se convierte en protón, y el procedimiento produce un electrón y un electrón antineutrino; mientras que en la desintegración beta, además de (β+), un protón se convierte en un neutrón y el procedimiento produce un positrón y un electrón neutrino. β+ rot se denomina también emisión de positrones.

La rotación beta modera un número cuántico conocido como el número de leptones, o la cantidad de electrones y sus neutrinos relacionados (los diferentes leptones son las partículas muón y tau). Estas partículas tienen el número de leptones +1, mientras que sus antipartículas tienen el número de leptones -1. Dado que un protón o neutrón tiene el número cero de leptón, la desintegración de β+ (un positrón o antielectrón) debe ir acompañada de un neutrino de electrón, mientras que la desintegración de β- (un electrón) debe estar unida por un antineutrino de electrón.

Un caso de descarga de electrones (β- rot) es la descomposición del carbono-14 en nitrógeno-14 con una existencia media de alrededor de 5.730 años:

146C → 147N + e + νe

O por otro lado, por ejemplo, la putrefacción del hidrógeno 3 (tritio) en helio 3, que es estable:

31H → 32He + e + νe

En este tipo de desintegración , el primer componente se convierte en otro componente sintético en un procedimiento conocido como transmutación atómica. Este nuevo componente tiene un número de masa A inalterado, pero un número nuclear Z que se expande en uno. Como en todas las podredumbres atómicas, el componente que se pudre (para esta situación 146C) se conoce como el nucleido padre mientras que el componente subsiguiente (para esta situación 147N) se conoce como el nucleido de la niña.

Un caso de emanación de positrones (β+ rot) es la podredumbre del magnesio-23 en sodio-23 con una existencia media de aproximadamente 11,3 s:

2312Mg → 2311Na + e+ + νe

La desintegración de β+ también resulta en transmutación atómica, con el componente subsiguiente que tiene un número nuclear que se disminuye en uno.

El rango beta, o dispersión de las estimaciones de vitalidad de las partículas beta, es consistente. La vitalidad agregada del procedimiento de desintegración se separa entre el electrón, el antineutrino, y el nucleido de atracción. En la figura de un lado, aparece una caja de un electrón con 0,40 MeV de vitalidad de la podredumbre beta de 210Bi. En este precedente, la vitalidad de la desintegración agregada es de 1.16 MeV, por lo que el antineutrino tiene el resto de la vitalidad: 1.16-0.40=0.76 MeV. Un electrón en la parte derecha más distante de la curva tendría la mayor vitalidad dinámica concebible, dejando que la vitalidad del neutrino sea sólo su pequeña masa de descanso.

Historia

La historia se da de la siguiente forma:

Descubrimiento y caracterización inicial

La radiactividad fue encontrada en 1896 por Henri Becquerel en uranio, y en esta línea vista por Marie y Pierre Curie en torio y en los nuevos componentes polonio y radio. En 1899, Ernest Rutherford aisló las salidas radioactivas en dos tipos: alfa y beta (ahora beta menos), en vista de la entrada de artículos y la capacidad de causar ionización. Las vigas alfa pueden ser detenidas por hojas delgadas de papel o aluminio, mientras que las vigas beta pueden entrar unos pocos milímetros de aluminio.

En 1900, Paul Villard reconoció un tipo de radiación que aún entraba adicionalmente, que Rutherford distinguió como una nueva clase en un sentido general en 1903 y nombró rayos gamma. Alfa, beta y gamma son las tres letras iniciales de las letras griegas en orden. (Ver: Astronomía y astrología).

En 1900, Becquerel estimó la proporción de masa a carga (m/e) para las partículas beta mediante la técnica de J.J. Thomson, que solía pensar en los haces de cátodos y reconocer el electrón. Encontró que m/e para una molécula beta es equivalente a la del electrón de Thomson, y posteriormente propuso que la molécula beta es en realidad un electrón.

En 1901, Rutherford y Frederick Soddy demostraron que la radiactividad alfa y beta incluye la transmutación de iotas en moléculas de otros componentes de la sustancia. En 1913, después de que se conocieron los resultados de más desintegraciones radiactivas, Soddy y Kazimierz Fajans propusieron autónomamente su ley de reubicación radiactiva, que expresa que la beta (es decir,.., β−) descarga de un componente entrega a otro componente un lugar a un lado en la tabla intermitente, mientras que la emanación alfa crea un componente dos puntos a un lado.

Neutrinos

La investigación de la desintegración beta dio la principal prueba física de la presencia del neutrino. Tanto en la desintegración alfa como en la gamma, la molécula subsiguiente tiene una diseminación de vitalidad limitada, ya que la molécula transmite la vitalidad desde la distinción entre el estado atómico subyacente y el último. Sea como fuere, la transmisión dinámica de la vitalidad, o rango, de las partículas beta estimadas por Lise Meitner y Otto Hahn en 1911 y por Jean Danysz en 1913 demostraron diferentes líneas sobre una base difusa. Estas estimaciones ofrecían la idea principal de que las partículas beta tienen un rango incesante.

En 1914, James Chadwick utilizó un atractivo espectrómetro con uno de los nuevos contadores de Hans Geiger para hacer estimaciones más exactas que demostraron que el rango era ininterrumpido. La apropiación de las energías de las moléculas beta estaba en clara inconsistencia lógica con la ley de protección de la vitalidad. En el caso de que la desintegración beta fuera esencialmente una emanación de electrones, como se aceptó en su momento, la vitalidad del electrón producido debería tener una estima específica y muy caracterizada.

Para la desintegración beta, en cualquier caso, la amplia transmisión de energías que se observa recomendó que la vitalidad se pierda en el proceso de la podredumbre beta. Este rango fue confuso durante mucho tiempo. Una segunda cuestión se identifica con la preservación de la energía precisa. Los espectros de banda atómica demostraron que el giro atómico del nitrógeno-14 es 1 (es decir, equivalente a la consistencia reducida de Planck) y tanto más cuanto que el giro es indispensable para núcleos de masa par y semibásico para núcleos de masa impar. Esto fue aclarado más tarde por el modelo protón-neutrón del núcleo.

La desintegración beta deja el número de masa inalterado, por lo que la diferencia en el giro atómico debe ser un número entero. Sin embargo, el giro de los electrones es de 1/2, por lo que no se racionaría la energía rastrera si la pudrición beta fuera básicamente una emanación de electrones. Entre 1920 y 1927, Charles Drummond Ellis (junto con Chadwick y sus socios) estableció que la gama de la podredumbre beta es incesante. En 1933, Ellis y Nevill Mott adquirieron pruebas sólidas de que el rango beta tiene un límite superior viable en vitalidad.

Niels Bohr había recomendado que el rango beta podría ser aclarado si la protección de la vitalidad era genuina sólo en un sentido medible, posteriormente este estándar puede ser abusado en alguna pudrición aleatoria. Sea como fuere, el límite superior de las energías beta controladas por Ellis y Mott decidió esa idea. En la actualidad, la cuestión de cómo representar la inconstancia de la vitalidad en los elementos de la desintegración beta conocidos, y también para la preservación de la energía y la fuerza desenfrenada todo el tiempo, terminó siendo intensa.

En una conocida carta escrita en 1930, Wolfgang Pauli se esforzó por determinar el problema de vitalidad de las moléculas beta recomendando que, a pesar de los electrones y protones, los núcleos nucleares contenían adicionalmente una molécula no sesgada muy ligera, a la que llamó el neutrón. Propuso que este «neutrón» también se descargaba en medio de la desintegración beta (por lo tanto, representaba la conocida falta de vitalidad, fuerza y energía precisa), pero esencialmente aún no había sido observado. En 1931, Enrico Fermi cambió el nombre del «neutrón» de Pauli por el de «neutrino» (generalmente `mínimo imparcial’ en italiano).

En 1934, Fermi distribuyó su hipótesis de hito para la podredumbre beta, donde conectó los estándares de la mecánica cuántica para emitir partículas, asumiendo que se pueden hacer y destruir, de la misma manera que los quanta de luz en los cambios nucleares. En consecuencia, como indica Fermi, los neutrinos se producen en el proceso de beta-rotación, en lugar de estar contenidos en el núcleo; el equivalente ocurre con los electrones. La colaboración de neutrinos con el tema fue débil hasta el punto de que reconocerlo demostró ser una prueba seria.

Otra prueba indirecta de la presencia del neutrino fue adquirida al observar el contragolpe de los núcleos que descargaban tal molécula en la estela de retener un electrón. Los neutrinos fueron por fin identificados específicamente en 1956 por Clyde Cowan y Frederick Reines en el análisis de neutrinos de Cowan-Reines. Las propiedades de los neutrinos fueron (con un par de pequeñas alteraciones), como anticiparon Pauli y Fermi.

β+ decaimiento y captura de electrones

En 1934, Frédéric e Irène Joliot-Curie bombardearon aluminio con partículas alfa para impactar la respuesta atómica 42He + 2713Al → 3015P + 10n, y vio que el artículo isótopo 3015P descarga un positrón indistinguible de los que se encuentran en vigas enormes (encontrado a través de Carl David Anderson en 1932). Este fue el caso principal de β+ (secreción de positrones), a la que llamaron radiactividad falsificada desde el 3015P  es un nucleido breve que no existe en la naturaleza. En reconocimiento a su revelación, la pareja recibió el Premio Nobel de Química en 1935.

La hipótesis de la captura de electrones fue discutida por primera vez por Gian-Carlo Wick en un artículo de 1934, y luego creada por Hideki Yukawa y otros. La captura del K-electrón fue vista por primera vez en 1937 por Luis Álvarez, en el nucleido 48V. Alvarez procedió a examinar la captura de electrones en 67Ga y diferentes nucleidos.

Falta de mantenimiento de la paridad

En 1956, Tsung-Dao Lee y Chen Ning Yang vieron que no había pruebas de que la igualdad se moderara en asociaciones débiles, por lo que plantearon la hipótesis de que esta simetría no podía ser salvada por el poder impotente. Esbozaron la estructura de un ensayo para probar la protección de la igualdad en el centro de investigación. (Ver: Curiosidades del Planeta Mercurio)

Poco después, Chien-Shiung Wu y sus asociados lideraron la exploración de Wu demostrando una desintegración beta desviada de cobalto-60 a temperaturas frías que demostraron que la igualdad no está racionada en la pudrición beta. Este asombroso resultado derribó las sospechas de larga data sobre la igualdad y el frágil poder. En reconocimiento a su hipotética labor, Lee y Yang recibieron el Premio Nobel de Física en 1957.

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