Conceptos Fundamentales de Física Nuclear y Atómica

Estructura Atómica y Nuclear

1. Verdadero. Bohr introdujo el número cuántico principal, relacionado con el radio de la órbita del electrón alrededor del núcleo.

2. Verdadero. Un orbital atómico es una zona del espacio con alta probabilidad de encontrar un electrón.

3. Falso. La masa de un átomo es igual a la suma de las masas de los nucleones (protones y neutrones) que lo forman. R: + la masa de los electrones que posee, aunque la masa de los electrones es despreciable en comparación con la de los nucleones.

4. Verdadero. La ecuación de Einstein (E=mc²) nos permite calcular la masa de un fotón de una longitud de onda determinada.

5. Verdadero. La interacción nuclear fuerte es una fuerza atractiva muy intensa entre nucleones próximos.

6. Falso. La fuerza electromagnética entre nucleones cargados (protones) es de repulsión y no contribuye a la estabilidad nuclear. La estabilidad se debe a la fuerza nuclear fuerte.

7. Falso. El principio de exclusión de Pauli establece que no puede haber dos electrones en un átomo con los mismos números cuánticos. No determina la velocidad ni la posición de un electrón. R: No puede haber dos electrones con los mismos números cuánticos.

8. Falso. La unidad Roentgen mide la ionización producida en el aire por los fotones incidentes.

9. Falso. El efecto stem (o corriente de fuga del stem) se produce por la fuga de corriente a través del soporte aislante de la cámara de ionización. R: Es el soporte de la cámara.

10. Falso. El factor de calibración de una cámara de ionización es único para cada cámara. No es intercambiable entre cámaras Farmer y cámaras condensadoras. R: Es único para cada cámara.

Fenómenos Físicos

El fenómeno físico que contribuyó a establecer la naturaleza dual de la luz es el efecto fotoeléctrico. Al descomponer las radiaciones emitidas por una sustancia previamente excitada, se obtienen los espectros de emisión. El principio de incertidumbre establece que no se puede conocer con precisión, al mismo tiempo, la posición y el momento de una partícula (Δx * Δp ≥ h/2π). La partícula fundamental más pequeña que interviene en la composición de los nucleones son los quarks. El descubrimiento del núcleo atómico, con carga positiva en el centro del átomo, se atribuye a Ernest Rutherford.

Relaciones entre Fenómenos Nucleares

1. No existen dentro del núcleo: decaimiento beta
2. Se producen emisiones gamma y beta: bombardeo de neutrones
3. No da un punto definido: rango máximo
4. Fuente de neutrones: bombardeo de deuterones
5. Átomos de número másico mayor a 250: fisión
6. Se frenan muy rápidamente: decaimiento alfa
7. Se producen rayos X característicos: conversión interna
8. El estado excitado persiste por un tiempo: transición isomérica
9. Absorben neutrones: cadmio y boro
10. Se producen electrones Auger: captura electrónica
11. Desaceleran neutrones: moderadores
12. Menor energía partícula alfa: mayor T1/2 (periodo de semidesintegración)
13. Emisión de un rayo gamma: bombardeo con protones
14. Átomo de helio: curva de Bragg

Decaimiento Radiactivo e Interacciones de la Radiación

1. Verdadero. En el decaimiento radiactivo, el número de átomos radiactivos es proporcional al número de átomos desintegrados por unidad de tiempo.

2. Falso. La actividad es la velocidad de desintegración y disminuye exponencialmente en el tiempo.

3. Verdadero. Una alta actividad específica en un radiofármaco permite usar una masa pequeña y medir su actividad.

4. Falso. La captura de un electrón, la producción de rayos X característicos y electrones Auger son fenómenos característicos de la captura electrónica.

5. Falso. El cadmio y el boro son excelentes absorbedores de neutrones.

6. Verdadero. El espesor promedio proyectado a lo largo de la dirección inicial del haz de electrones es importante para fines prácticos o terapéuticos.

7. Falso. En el espectro continuo de las partículas beta, la energía máxima determina el alcance de estas partículas.

8. Falso. Rayos X, captura del electrón orbital y producción de rayos X característicos son fenómenos típicos de la captura electrónica.

9. Verdadero. La formación de cobalto-60 se da a través de la reacción (n,γ).

10. Verdadero. En materiales más densos, la ionización específica es mayor tanto para partículas alfa como beta.

11. Verdadero. Los rayos delta contribuyen a la dosis en build-up para haces de electrones, la cual se incrementa al aumentar la energía de estos últimos.

12. Falso. En el efecto Compton, si un fotón interacciona con un electrón, este último puede ser emitido en cualquier dirección. Si el electrón es dispersado a 90°, el fotón dispersado saldrá hacia adelante.

13. Falso. Si el parámetro de impacto (b) es menor que el radio del átomo (a), el electrón se somete a una colisión suave con el átomo, perdiendo poca energía.

14. Verdadero. Si b = a, el electrón sufre una colisión dura con un electrón orbital.

15. Falso. Si b > a, el electrón interactúa con el campo eléctrico del núcleo, perdiendo energía por radiación de frenado (bremsstrahlung).

16. Falso. El alcance de las partículas alfa depende de la energía y del material absorbente. La energía, a su vez, depende de la naturaleza de la fuente.

17. Falso. Para partículas beta y su absorción, los valores de espesor (densidad * recorrido) no son idénticos para diferentes materiales.

Medida de Exposición y Dosis Absorbida

Medida de exposición Roentgen:

M: lectura para una exposición dada
Nc: factor de calibración de exposición
Ctp: corrección para temperatura y presión
Cs: corrección por pérdida de ionización debida a recombinación de iones
Cst: corrección por fuga de stem

1. Falso. La dosis absorbida (D) se define como la energía media impartida por unidad de masa. D = E_tr/dm = kerma.

2. Verdadero. El efecto fotoeléctrico es un fenómeno en el cual un fotón interactúa con un átomo, transfiriendo toda su energía a un electrón orbital.

3. Verdadero. En el efecto fotoeléctrico, con átomos de Z bajo, la energía de enlace del electrón es menor.

4. Verdadero. Si el efecto fotoeléctrico ocurre con átomos de Z alto, la energía de enlace del electrón es mayor.

5. Falso. En la interacción Compton, la atenuación depende del material absorbedor.

6. Falso. Las radiaciones ionizantes se clasifican en radiaciones directamente ionizantes (electrones, protones, partículas alfa) y radiaciones indirectamente ionizantes (fotones, neutrones).

7. Falso. Kerma es la energía cinética liberada por unidad de masa. Se mide en Gy (J/kg).

8. Falso. En las colisiones elásticas, el electrón es desviado de su trayectoria sin perder energía.

9. Verdadero. En la interacción Compton, la atenuación del haz es casi la misma, independientemente del material.

10. Falso. El poder de frenado de una partícula cargada solo tiene la componente de colisiones inelásticas.

11. Falso. Los electrones Auger se producen en la captura electrónica o conversión interna, no en el efecto fotoeléctrico.

12. Falso. La LET (Transferencia Lineal de Energía) solo considera las pérdidas de energía por colisiones inelásticas.

13. Verdadero. Las partículas alfa, en su recorrido, producen pares iónicos, pierden energía y disminuye su ionización específica.

14. Falso. Existe una relación inversa entre el alcance de la partícula alfa, su periodo de semidesintegración y su energía.

15. Falso. El alcance de las partículas alfa y beta depende de la densidad y la energía. A mayor densidad, mayor ionización específica y menor alcance lineal. A menor masa de la partícula beta, menor ionización específica.

16. Verdadero. A mayor ionización específica, menor alcance.

17. Falso. La actividad es la velocidad de desintegración y disminuye exponencialmente en el tiempo.

18. Verdadero. Una alta actividad específica en un radiofármaco permite usar una masa pequeña y medir su actividad.

19. Falso. La captura de un electrón, la producción de rayos X característicos y electrones Auger son fenómenos característicos de la captura electrónica.

20. Falso. Rayos gamma, salida de electrón orbital y producción de rayos X característicos son fenómenos típicos de la conversión interna.