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Central nuclear de Isar, Alemania

Piscina de combustible nuclear gastado

Turbina de una central nuclear

Partícula beta

Partícula beta

¿Qué es una partícula beta?

Una partícula beta (β) es un electrón que sale disparado de un suceso radiactivo.

Por la ley de Fajans, si un átomo emite una partícula beta, su carga eléctrica aumenta en una unidad positiva y el número de masa atómica no varía. Esto se debe a que el número de masa o másico sólo representa el número de protones y neutrones, que en este caso el número total no es afectado, ya que un neutrón "pierde" un electrón, pero se transforma en un protón, es decir, un neutrón pasa a ser un protón y por tanto el total del número de masa atómica (protones más neutrones) no varía.

La interacción de las partículas beta con la materia generalmente tiene un rango de acción diez veces mayor y un poder ionizante igual a una décima en comparación con la interacción de las partículas alfa. Se pueden bloquear completamente bloqueados con unos pocos milímetros de aluminio.

El lo que respecta a la salud, las partículas beta son moderadamente penetrantes en el tejido vivo y pueden causar mutaciones espontáneas en el ADN.

Las fuentes beta se pueden usar en la radioterapia para matar las células cancerosas.

Definición de radiación beta

La radiación beta es una forma de radiación ionizante emitida por ciertos tipos de núcleos radiactivos.

Esta radiación toma la forma de partículas beta (β), que son partículas de alta energía, expulsadas de un núcleo atómico en un proceso conocido como desintegración beta. Hay dos formas de desintegración beta, β - y β +, que respectivamente emiten un electrón o un positrón.

En la desintegración β -, un neutrón se convierte en un protón, un electrón y un antineutrino de electrones (la antipartícula del neutrino).

En la desintegración β + (observable en los núcleos ricos en protones), un protón interactúa con un antineutrino electrónico para obtener un neutrón y un positrón (aún no se ha observado la desintegración directa del protón en el positrón).

Debido a la presencia del neutrino, el átomo y la partícula beta normalmente no retroceden en direcciones opuestas. Esta observación parecía violar el principio de conservación de la energía y el impulso, pero como tal cosa no parecía probable, Wolfgang Pauli postuló la existencia de una tercera partícula neutral cuyo nombre, neutrino, fue acuñado por el italiano Edoardo. Amaldi, un colaborador cercano de Enrico Fermi, quien a su vez desarrolló una teoría de la desintegración beta que aún puede considerarse válida dentro de un nivel óptimo de aproximación. Esta decadencia está mediada por la fuerza nuclear débil.

Propiedades de las partículas beta

La energía de las partículas beta se distribuyen continuamente desde cero hasta cierta energía máxima, dependiendo del isótopo en descomposición; esta energía máxima se encuentra en el rango de 2.5  keV (para el renio-187 ) a decenas de MeV (para núcleos de corta vida lejos de la línea de estabilidad beta).

Los rayos beta se desvían de la dirección rectilínea bajo la influencia de campos eléctricos y magnéticos. La velocidad de las partículas en los rayos beta está cerca de la velocidad de la luz. Los rayos beta son capaces de ionizar gases, causar reacciones químicas, luminiscencia, actuar sobre placas fotográficas; como sudeció durante los esperimentos realizados por Antoine Henri Becquerel que le condujeron al descubrimiento de la radioactividad.

Desintegración beta

La desintegración beta β es un tipo de desintegración radiactiva causada por una interacción débil y el cambio de la carga nuclear en uno sin cambiar el número de masa. En esta desintegración, el núcleo emite una partícula beta (que puede ser un electrón o positrón), así como una partícula neutra con un espín de medio entero (antineutrino electrónico o neutrino electrónico).

Tradicionalmente, la desintegración beta incluye las desintegraciones de dos tipos:

  • el núcleo (o neutrón ) emite un electrón y un antineutrino  - "beta menos desintegración" ( β - ).
  • el núcleo emite un positrón y un neutrino  - "beta más desintegración" ( β + ).

En la desintegración electrónica, surge un antineutrino, en la desintegración de positrones - neutrino. Esto se debe a la ley fundamental de conservación de la carga de leptones.

Además de las desintegraciones β - y β + , las desintegraciones beta también incluyen la captura de electrones, en la cual el núcleo del átomo captura un electrón de su caparazón de electrones y emite un neutrino de electrones. Los neutrinos (antineutrinos), a diferencia de los electrones y los positrones, interactúan extremadamente débilmente con la materia y eliminan parte de la energía de descomposición disponible.

Usos de las partículas beta

En el campo de la energía nuclear, las partículas beta tienen aplicaciones médicas. Estas partículas β se pueden usar para tratar problemas de salud como el cáncer de los ojos y los huesos y también se usan como marcadores. El estroncio 90 es el material más utilizado para producir partículas beta.

Las partículas Beta también se utilizan en el control de calidad para probar el grosor de un elemento, como el papel, que llega a través de un sistema de rodillos. Parte de la radiación beta se absorbe al pasar por el producto. Si el producto es demasiado grueso o delgado, se absorberá una cantidad de radiación correspondientemente diferente. Un programa informático que supervisa la calidad del papel fabricado moverá los rodillos para cambiar el grosor del producto final.

Un dispositivo de iluminación llamado betalight contiene tritio y un fósforo. Cuando el tritio se desintegra, emite partículas beta; estas golpean el fósforo, haciendo que el fósforo emita fotones, como el tubo de rayos catódicos de un televisor. La iluminación no requiere energía externa y continuará mientras exista el tritio (y los fósforos no cambien químicamente); La cantidad de luz producida disminuirá a la mitad de su valor original en 12.32 años, la vida media del tritio.

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Referencias

Última revisión: 31 de enero de 2020