Teoría de la Relatividad Especial y Desintegración Radiactiva: Conceptos Fundamentales

Teoría de la Relatividad Especial

A finales del siglo XIX surgió un problema en la física: las leyes del electromagnetismo variaban al cambiar de sistema de referencia, violándose el principio de relatividad de Galileo. Esto implicaba que observadores en movimiento relativo obtendrían diferentes resultados al estudiar los fenómenos electromagnéticos.

En 1905, Albert Einstein concilió la mecánica y el electromagnetismo mediante su Teoría Especial de la Relatividad, basada en los dos postulados siguientes:

1. Principio de Relatividad: Todas las leyes de la física tienen la misma forma en los sistemas de referencia inerciales.
2. Constancia de la Velocidad de la Luz: La velocidad de la luz en el vacío es una constante universal.

La teoría de Einstein conduce a algunas conclusiones que nos obligan a cambiar las concepciones clásicas de espacio, tiempo, masa y energía:

• El espacio y el tiempo no son absolutos: observadores en diferentes sistemas inerciales miden distintos intervalos de tiempo para un mismo suceso y distintas longitudes para un mismo objeto.
• Ningún cuerpo puede viajar a una velocidad superior a la velocidad de la luz en el vacío.
• La masa y la energía son equivalentes, y pueden transformarse la una en la otra según la ecuación E = mc².

Desintegración Radiactiva

A principios del siglo XX, se descubrió que algunos núcleos atómicos no son estables y que podían desintegrarse emitiendo radiación. Existen tres tipos principales de desintegración radiactiva, diferenciados por el tipo de partículas emitidas y su poder de penetración:

Radiación Alfa

Está constituida por partículas alfa, que son núcleos de helio formados por dos protones y dos neutrones (⁴₂He). Se producen al desintegrarse un núcleo padre en un núcleo hijo que posee dos neutrones y dos protones menos. Tienen carga eléctrica positiva y penetran muy poco en la materia.

Radiación Beta

Está constituida por partículas beta (electrones). Estos electrones proceden de la desintegración de neutrones del núcleo gracias a la interacción nuclear débil: un neutrón de un núcleo padre origina un electrón, un protón y otra partícula sin carga llamada antineutrino. El núcleo hijo posee un protón más y un neutrón menos. Posee carga negativa y su poder de penetración es mayor que el de las partículas alfa.

Radiación Gamma

Es de naturaleza electromagnética; está formada por fotones. Se produce porque los núcleos pueden estar en diferentes estados energéticos. Cuando un núcleo pasa de un estado excitado a otro de menor energía, se emite un fotón de alta frecuencia. Como los fotones no tienen carga, la radiación gamma no sufre desviación al atravesar un campo eléctrico. Es la que mayor poder de penetración tiene.