Erradioaktibitate Naturala: Desintegrazioa, Partikulak eta Legeak

Erradioaktibitate naturalaren fenomenoa

Erradioaktibitatea material batzuek, substantzia erradioaktiboek, erradiazioak igortzeko duten propietate naturala da. Erradiazio horiek gorputz opakuak zeharkatzeko, airea ionizatzeko, plaka fotografikoak inprimatzeko eta zenbait substantziaren fluoreszentzia kitzikatzeko gai dira.

Aurkikuntza eta jatorria

Erradioaktibitatea Henri Becquerel fisikari frantziarrak aurkitu zuen 1896an, uranioaren konposatu batzuekin lanean ari zela. Hasieran X izpien antzeko erradiazioa zela uste bazen ere, Marie Curie, Pierre Curie eta Ernest Rutherfordek egindako ikerketei esker, gaur badakigu nukleo atomikotik datozen igorpenak direla.

Zenbaki atomiko handia duten atomoen nukleoak ezegonkorrak dira eta berez desintegratzen dira, prozesuan energia eta partikula subatomikoak askatuz.

Desintegrazio erradioaktiboa: Alfa, Beta eta Gamma

Substantzia erradioaktiboek igorritako erradiazioak α (alfa), β (beta) eta γ (gamma) izenarekin sailkatu ziren, haien sarkortasun-ahalmenaren arabera. Erradiazio mota bakoitzak jatorri eta ezaugarri desberdinak ditu, guztiak nukleo atomikoan sortuak.

H4: α (alfa) izpiak

Helio-nukleoak dira, hau da, bi protoiz eta bi neutroiz osatutako partikulak.

• Karga: Positiboa (+2)
• Masa: Handia (4 u)
• Sartzeko ahalmena: Txikia (paper-orri batek geldiarazten ditu)

H4: β (beta) izpiak

Abiadura handiko elektroiak dira, nukleoko neutroi baten desintegraziotik sortuak. Prozesu horretan, neutroi bat protoi bat eta elektroi bat bihurtzen da.

• Karga: Negatiboa (-1)
• Masa: Oso txikia
• Sartzeko ahalmena: Ertaina (aluminiozko xafla fin batek geldiarazten ditu)

H4: γ (gamma) erradiazioa

Erradiazio elektromagnetikoa da, X izpiek baino maiztasun (eta energia) handiagokoa. Ez dira partikulak, energia-igorpen hutsak baizik.

• Karga: Neutroa (0)
• Masa: Ez du masarik (0)
• Sartzeko ahalmena: Oso handia (berunezko edo hormigoizko bloke lodiak behar dira geldiarazteko)

Prozesu erradioaktiboen abiadura

Nukleo atomikoen desintegrazio naturalaren abiadura segundoko gertatzen den desintegrazio-kopuruaren bidez neurtzen da. Abiadura horri aktibitate erradioaktiboa (A) deitzen zaio.

A = -dN/dt = λN

Non:

• N: Desintegratu gabeko nukleo-kopurua.
• λ: Konstante erradioaktiboa, nukleo mota bakoitzaren ezaugarria.

Ekuazioak erakusten duenez, abiadura laginean dagoen nukleo-kopuruaren (N) araberakoa da: zenbat eta nukleo gehiago egon, orduan eta desintegrazio gehiago gertatuko dira. Horregatik, prozesua esponentziala da: hasieran oso azkarra da, baina nukleo-kopurua txikiagotu ahala, moteldu egiten da.

Semidesintegrazio-periodoa (T_1/2)

Lagin bateko nukleo erradioaktiboen erdiak desintegratzeko behar den denbora da. Nukleo mota bakoitzaren ezaugarri konstante bat da.

Soddy eta Fajansen desintegrazio-legeak

Lege hauek deskribatzen dute nola aldatzen den nukleo atomiko bat partikula erradioaktibo bat igortzen duenean.

Soddyren legea (alfa igorpena)

Nukleo batek α partikula bat (bi protoi eta bi neutroi) igortzen duenean, sortzen den nukleo berriaren zenbaki masikoa lau unitate txikiagoa da, eta zenbaki atomikoa bi unitate txikiagoa.

Ekuazio orokorra: ^A_ZX → ^A-4_Z-2Y + ⁴₂He

Fajansen legea (beta igorpena)

Nukleo batek β partikula bat igortzen duenean, neutroi bat desintegratzen da, protoi bat, elektroi bat eta antineutrino bat sortuz. Sortzen den nukleo berriaren zenbaki masikoa ez da aldatzen, eta zenbaki atomikoa unitate bat handiagoa da.

Ekuazio orokorra: ^A_ZX → ^A_Z+1Y + ⁰_-1e⁻ + ν̅ₑ

Gamma igorpena

Nukleo batek γ erradiazioa igortzen duenean, energia baino ez da askatzen. Ez dago aldaketarik ez zenbaki atomikoan, ezta zenbaki masikoan ere. Elementua berbera izaten jarraitzen du, baina energia-egoera egonkorrago batean.