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ESPE
Artículo Cientíco / Scientic Paper
ENERGÍA MECÁNICA INNOVACIÓN Y FUTURO
No. 10 Vol. 1 / 2021 (9) ISSN 1390 - 7395 (9/9)
1. Introducción
1.1. Radiactividad
La radiactividad es el proceso de desintegración
y transformación espontánea de núcleos atómicos
volátiles, seguido de la emisión de radiación [4];
también se le conoce como decaimiento nuclear. La
radiactividad ha evolucionado mucho desde que fue
descubierta por Henri Becquerel en 1896. Becquerel
notó que las sales de uranio producían una radiación
invisible que atravesaba metales y cuerpos opacos a
la luz, así como vidrio y otras sustancias transparentes
[4].
A principios del siglo XX, Marie y Pierre Curie
lideraron el uso de Radio (Ra) para el tratamiento del
cáncer [4]. En 1931, Ernest Lawrence construyó el
primer ciclotrón funcional capaz de acelerar protones,
deuterones o iones de helio (partículas α) a energías
capaces de penetrar núcleos atómicos y producir,
así, numerosos isótopos estables y radiactivos [4].
Ernest Rutherford y Paul Villard, entre 1899 y 1901,
clasicaron la radiación según su poder de penetración
en tres tipos: alfa (α), beta (β) y gamma (γ) [9];
siendo alfa y gamma la menos y más penetrante,
respectivamente. Al principio, se desconocía la
naturaleza de estas radiaciones, pero, después de
todo, serían descritas. En 1900, Becquerel demostró
que las partículas β son de hecho electrones [9]. En
1907, Rutherford y Thomas Royds concluyeron que
las partículas α eran núcleos de helio doblemente
ionizados, y William Henry Bragged demostró que
los rayos gamma eran radiación electromagnética [9].
El estudio de la radiactividad, es decir, la radiación
nuclear y las fuentes de radiactividad, es muy
importante debido a sus abundantes aplicaciones
pacícas en los campos de la medicina, la biología,
la agricultura, la industria y la generación de energía
eléctrica que son indispensables en nuestra vida
cotidiana [4].
1.2. Modelo Atómico de Joseph John
Thomson (Modelo del Pudín de Ciruelas)
En la primera década del siglo XX, se consideraba
que el átomo era un volumen esférico uniforme de
carga positiva (pudín) con electrones incrustados
(pasas) [8]. Esta descripción del átomo es el
modelo atómico propuesto por J.J. Thomson. Dicha
percepción del átomo se mantuvo hasta 1909, antes
del famoso experimento de la lámina de oro realizado
por Johannes “Hans” Geiger y Ernest Marsden bajo
la conducción de Rutherford. El experimento de la
lámina de oro consistió en disparar partículas α, es
decir, núcleos de helio obtenidos a partir de bromuro
de radio, hacia una delgada pieza de lámina de oro [6].
Los resultados observados mostraron una desviación
de las partículas, por esta razón, Rutherford concluyó
que la mayor parte de la masa del átomo y toda su
carga positiva se concentraba en una región pequeña
y compacta llamada núcleo cuyo radio era menor a
10-14 m [6].
1.3. El Misterio del Decaimiento Alfa
¿Qué es el decaimiento o desintegración alfa? Puede
denirse como el proceso de desintegración nuclear
a través del cual el núcleo padre emite una partícula
alfa [4]. Las partículas alfa son estructuralmente
equivalentes al núcleo de un átomo de helio y constan
de dos protones y dos neutrones [4], se emiten como
productos de desintegración de muchos radionúclidos
que poseen un núcleo grande, predominantemente de
número atómico mayor que 81 [4]. La ecuación para
la desintegración alfa es [5]:
(1)
Por ejemplo, el radionúclido americio-241 se
desintegra por emisión de partículas α para producir
el nucleído hijo neptunio-237 de acuerdo con la
siguiente ecuación [4]:
Una vez que se entendió mejor la estructura del
átomo, surgió una nueva pregunta: ¿Cómo se emiten
las partículas α de las sustancias radiactivas? La idea
de Rutherford era separar el potencial en la vecindad
del núcleo en dos partes:
• Dentro del núcleo (distancias <10-14 m), una
parte no Coulombica actúa como fuerza de
unión atractiva.
• Fuera del núcleo, una parte Coulombica actúa
como fuerza electrostática repulsiva
Estos dos potenciales deben coincidir en el borde
del núcleo (r0). Para probar su suposición, Rutherford
realizó experimentos de dispersión con partículas α a
partir de torio radiactivo C (hoy en día conocido como
polonio-212). De esta manera conrmó la existencia
de la parte Coulombica en uranio hasta una altura
TRUJILLO J., ACURIO, TRUJILLO G. /
DECAIMIENTO ALFA: UNA REVISIÓN A LA TEORÍA DE GEORGE GAMOW.