Los átomos son estables cuando el número de neutrones en el núcleo es aproximadamente igual al número de protones. Cuando la diferencia es demasiado grande, el átomo se vuelve inestable.
Los núcleos pesados de isótopos ricos en neutrones con un número atómico superior al del hierro (N = 26) se ensamblan a temperaturas muy altas (>109 K) durante la explosión de estrellas masivas (supernovas).
Sin embargo, todos los núcleos de materia buscan una estabilidad energética parsimoniosa. Entonces, para volver a un estado estable, deben transmutarse expulsando energía en forma de masa o radiación. Esto conduce a la desintegración espontánea del núcleo. Esto se llama radiactividad.
La radiactividad es, por tanto, un fenómeno aleatorio natural que se produce en el núcleo, en lo más profundo del átomo, y que da lugar a un nuevo núcleo más estable.
En 1908, Ernest Rutherford (1871-1937) identificó partículas alfa como núcleos de helio-4 compuestos por 2 protones y 2 neutrones. Así, el núcleo estable resultante de la desintegración radiactiva tiene dos neutrones y dos protones menos que el núcleo inestable del que se originó.
La emisión de una partícula alfa afecta principalmente a núcleos muy grandes como el radio-226 (88 protones y 138 neutrones), el torio-232 (90 protones y 142 neutrones), el uranio-238 (92 protones y 136 neutrones), etc.
Dichos núcleos son inestables porque la repulsión de Coulomb entre los protones, que aumenta con el cuadrado del número de protones, es más fuerte que la atracción nuclear entre los nucleones. Esto es cuando el núcleo expulsa un grupo de cuatro nucleones. | | Para el material, es la forma más rápida y económica de recuperar la estabilidad.
El radio no tiene isótopos estables. El principal isótopo del radio descubierto por Pierre y Marie Curie el 21 de diciembre de 1898 mediante la extracción de pechblenda (mineral de uranio), es el radio-226, cuya vida media o semivida es de 1.600 años (tiempo necesario para que la mitad de los núcleos inicialmente presentes den lugar a otros núcleos).
El radio tiene sorprendentes propiedades naturales (radioluminiscencia, producción espontánea de calor, fuente radiactiva, ...). Además, hace que la atmósfera sea conductora de electricidad y descarga condensadores de forma remota, lo que hizo posible diseñar el contador Geiger-Müller. El contador Geiger, desarrollado en 1928, se utiliza para medir un gran número de radiaciones ionizantes (radiación alfa, beta, gamma y rayos X).
El radio se utilizó hasta 1950 por sus propiedades de radioluminiscencia, en particular en pinturas destinadas a la relojería. A partir de la década de 1920, las enfermedades profesionales fueron identificadas entre los trabajadores, que refinaban sus pinceles de pintura enriquecidos con radio, llevándoselos a la boca. Estas enfermedades llevaron a una investigación epidemiológica inicial y al cierre paulatino de las fábricas.
Debido a su gran masa y carga, las partículas alfa no son muy penetrantes. En general se pueden detener por la piel. Sin embargo, si se ingieren, se vuelven peligrosos. Las dosis suficientemente altas pueden causar cáncer.
nota: La ionización es la acción de eliminar o agregar cargas electromagnéticas a un átomo. | |  Imagen: Desintegración del radio-226 (del latín radio “radius”).
Este gran núcleo de 226 nucleones (88 protones y 138 neutrones) emite una partícula alfa compuesta por dos protones y dos neutrones. Luego se transforma en un núcleo de radón-222, radiactivo en sí mismo, que contiene dos protones y dos neutrones menos. La descomposición libera 4,6 millones de electronvoltios de energía (MeV).
Crédito: Instituto Nacional de Física Nuclear y Física de Partículas (IN2P3). |
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