Abre enormes posibilidades de desarrollo

Buenos Aires-(Nomyc)-El descubrimiento del bosón de Higgs marcó un punto de inflexión en el ámbito de la física de partículas, cuando el 4 de julio de 2012 los científicos del CERN comunicaron este hallazgo y desde entonces hemos sido testigos de otros descubrimientos que aunque no agitaron los cimientos de la física experimental con la energía con la que lo hizo la observación de esta partícula, ayudaron a los científicos a entender un poco mejor los mecanismos que rigen los constituyentes últimos de la materia.

En este contexto, un grupo de investigadores de la Universidad de Texas A&M, en Estados Unidos, descubrió un tipo de desintegración nuclear que hasta ahora nunca había sido observado, para lo que utilizaron un ciclotrón, que es un tipo de acelerador de partículas, capaz de acelerar un haz de núcleos de oxígeno-13 de modo que adquiera una velocidad cercana al 10 por ciento de la luz, como punto de partida, pero para entender en qué consistió su experimento, interesa repasar algunos conceptos importantes.

Radiación y radiactividad:todos sabemos de una forma intuitiva que la radiación y la radiactividad están relacionadas de alguna manera, pero no son lo mismo ya que la radiación es un fenómeno presente en la naturaleza que aglutina la emisión, el transporte y la transferencia de energía tanto a través del vacío como de un medio material y lo interesante es que la energía puede ser transportada de dos maneras diferentes: bajo la forma de ondas electromagnéticas o como partículas.

La radiactividad, sin embargo, es el proceso de origen natural que explica cómo un núcleo atómico inestable pierde energía en el intento de alcanzar un estado más estable y para lograrlo, emite radiación, por lo que los nucleones, que son los protones y los neutrones del núcleo atómico, consiguen mantenerse juntos y vencer la repulsión natural a la que se enfrentan los protones debido a que la presencia de los neutrones permite que la fuerza nuclear fuerte ejerza como un pegamento capaz de imponerse a la fuerza electromagnética.

La interacción nuclear fuerte tiene un alcance muy reducido, pero a cortas distancias su intensidad es enorme y lo importante de todo esto es que los neutrones actúan “al estabilizar el núcleo atómico”, de manera que a medida que un átomo tiene más protones necesitará también que en su núcleo haya más neutrones para que la fuerza fuerte atractiva consiga imponerse a la fuerza electromagnética repulsiva. Curiosamente, el equilibrio entre la cantidad de protones y neutrones es muy delicado.

Un átomo es estable si su núcleo tiene una cantidad precisa de nucleones y el reparto de estos entre protones y neutrones permite que la interacción nuclear fuerte actúe como “pegamento”, por lo que en la naturaleza solo podemos encontrar una cantidad finita de elementos químicos: los que recoge la tabla periódica con la que todos estamos en mayor o menor medida familiarizados. Cualquier otra combinación de protones y neutrones no permitiría mantener ese delicado equilibrio, dando lugar a un átomo inestable.

Lo que diferencia a un átomo estable de uno inestable es que en el núcleo de estos últimos la interacción nuclear fuerte y la fuerza electromagnética no están en equilibrio, por lo que el átomo necesita modificar su estructura para alcanzar un estado de menor energía que le permita adoptar una configuración más estable y un átomo estable está “cómodo” con su estructura actual y no necesita hacer nada, pero uno inestable necesita desprenderse de una parte de su energía para alcanzar el estado de menor energía del que acabamos de hablar.

Para lograrlo recurre a un mecanismo cuántico conocido como «efecto túnel» que le permite hacer algo que a priori parece imposible, y que no es otra cosa que superar una barrera de energía, efecto cuántico complejo y muy poco intuitivo, pero, afortunadamente, no es necesario que profundicemos en él para entender con claridad cómo funciona la radiactividad.

Lo que sí es importante es que sepamos que un átomo inestable tiene a su disposición cuatro mecanismos diferentes que pueden ayudarle a modificar su estructura para adoptar una configuración estable: la radiación alfa, beta, beta inversa y gamma.

El primero de estos mecanismos, la radiación alfa, permite al átomo deshacerse de una parte de su núcleo emitiendo una partícula alfa, que está constituida por dos protones y dos neutrones, mientras que el siguiente mecanismo es la radiación beta, que necesita que un neutrón del núcleo atómico se transforme en un protón, y durante este proceso además emite un electrón y un antineutrino.

La radiación beta inversa funciona justo al contrario que la radiación beta: un protón se transforma en un neutrón y este proceso emite un antielectrón y un neutrino, que son las antipartículas del electrón y el antineutrino emitidos por la radiación beta.

Por último, la radiación gamma, que es la más energética y la más penetrante de todas, requiere la emisión de un fotón de alta energía, conocido habitualmente como rayo gamma, por lo que el núcleo atómico mantiene su estructura original.

Algunos de estos fotones de alta energía son capaces de atravesar muros de hormigón muy gruesos y planchas de plomo, por lo que esta es la forma de radiación más peligrosa de todas.

La radiactividad permite a los átomos inestables desprenderse de una parte de su energía con el propósito de alcanzar un estado menos energético y más estable, pero ¿qué sucede realmente con esa energía?

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