La desintegración radiactiva (también conocida como desintegración nuclear , radiactividad , desintegración radiactiva o desintegración nuclear ) es el proceso por el cual un núcleo atómico inestable pierde energía por radiación . Un material que contiene núcleos inestables se considera radiactivo . Tres de los tipos más comunes de desintegración son la desintegración alfa ( desintegración 𝛼 ), la desintegración beta ( desintegración 𝛽 ) y la desintegración gamma ( desintegración 𝛾 ), todas las cuales implican la emisión de una o más partículas . la fuerza débiles el mecanismo responsable de la desintegración beta, mientras que los otros dos se rigen por las fuerzas electromagnética y fuerte . [1]
La desintegración radiactiva es un proceso estocástico (es decir, aleatorio) a nivel de átomos individuales. De acuerdo con la teoría cuántica , es imposible predecir cuándo se desintegrará un átomo en particular, independientemente de cuánto tiempo haya existido el átomo. [2] [3] [4] Sin embargo, para un número significativo de átomos idénticos, la tasa de desintegración general se puede expresar como una constante de desintegración o como vida media . Las vidas medias de los átomos radiactivos tienen un rango enorme; desde casi instantáneo hasta mucho más largo que la edad del universo .
El núcleo en descomposición se denomina radionúclido padre (o radioisótopo padre [nota 1] ), y el proceso produce al menos un nucleido hijo . Excepto por el decaimiento gamma o la conversión interna de un estado nuclear excitado , el decaimiento es una transmutación nuclear que da como resultado una hija que contiene un número diferente de protones o neutrones (o ambos). Cuando cambia el número de protones, se crea un átomo de un elemento químico diferente .
Por el contrario, existen procesos de desintegración radiactiva que no dan como resultado una transmutación nuclear. La energía de un núcleo excitado puede emitirse como un rayo gamma en un proceso llamado decaimiento gamma , o esa energía puede perderse cuando el núcleo interactúa con un electrón orbital provocando su expulsión del átomo, en un proceso llamado conversión interna . Otro tipo de desintegración radiactiva da como resultado productos que varían, apareciendo como dos o más "fragmentos" del núcleo original con un rango de masas posibles. Esta descomposición, llamada fisión espontánea, ocurre cuando un gran núcleo inestable se divide espontáneamente en dos (u ocasionalmente tres) núcleos hijos más pequeños, y generalmente conduce a la emisión de rayos gamma, neutrones u otras partículas de esos productos. Por el contrario, los productos de desintegración de un núcleo con espín pueden distribuirse de forma no isotrópica con respecto a esa dirección de espín. Ya sea por una influencia externa, como un campo electromagnético , o porque el núcleo se produjo en un proceso dinámico que restringió la dirección de su giro, la anisotropía puede ser detectable. Tal proceso padre podría ser una descomposición previa o una reacción nuclear . [5] [6] [7] [nota 2]
Para ver una tabla resumen que muestra el número de nucleidos estables y radiactivos en cada categoría, consulte radionucleido . Hay 28 elementos químicos naturales en la Tierra que son radiactivos, que consisten en 34 radionucleidos (6 elementos tienen 2 radionucleidos diferentes) que datan de antes del tiempo de formación del Sistema Solar . Estos 34 son conocidos como nucleidos primordiales . Ejemplos bien conocidos son el uranio y el torio , pero también se incluyen radioisótopos naturales de vida prolongada, como el potasio-40 .
Otros 50 radionucleidos de vida más corta, como el radio-226 y el radón-222 , que se encuentran en la Tierra, son productos de cadenas de desintegración que comenzaron con los nucleidos primordiales, o son producto de procesos cosmogénicos en curso , como la producción de carbono-14 del nitrógeno-14 en la atmósfera por los rayos cósmicos . Los radionúclidos también se pueden producir artificialmente en aceleradores de partículas o reactores nucleares , lo que da como resultado 650 de estos con vidas medias de más de una hora, y varios miles más con vidas medias aún más cortas. (Ver Lista de nucleidos para obtener una lista de estos ordenados por vida media).