Rayos gamma

Radiacin gamma.Radiactividad natural[editar]Vanse tambin:Radiactividad natural,Rayos csmicosyRedradna.En 1896Henri Becquereldescubri que ciertas sales de uranio emiten radiaciones espontneamente, al observar que velaban las placas fotogrficas envueltas en papel negro. Hizo ensayos con el mineral en caliente, en fro, pulverizado, disuelto en cidos y la intensidad de la misteriosa radiacin era siempre la misma. Por tanto, esta nueva propiedad de la materia, que recibi el nombre de radiactividad, no dependa de la forma fsica o qumica en la que se encontraban los tomos del cuerpo radiactivo, sino que era una propiedad que radicaba en el interior mismo del tomo.El estudio del nuevo fenmeno y su desarrollo posterior se debe casi exclusivamente al matrimonio deMarieyPierre Curie, quienes encontraron otras sustancias radiactivas: eltorio, elpolonioy elradio. La intensidad de la radiacin emitida era proporcional a la cantidad deuraniopresente, por lo que Marie Curie dedujo que la radiactividad es una propiedad atmica. El fenmeno de la radiactividad se origina exclusivamente en el ncleo de los tomos radiactivos. Se cree que se origina debido a la interaccin neutrn-protn. Al estudiar la radiacin emitida por el radio, se comprob que era compleja, pues al aplicarle un campo magntico parte de ella se desviaba de su trayectoria y otra parte no.Pronto se vio que todas estas reacciones provienen delncleo atmicoque describiErnest Rutherforden 1911, quien tambin demostr que las radiaciones emitidas por las sales de uranio pueden ionizar el aire y producir la descarga de cuerpos cargados elctricamente.Con el uso delneutrn, partcula teorizada en1920porErnest Rutherford, se consigui describir laradiacin beta.En1932,James Chadwickdescubri la existencia delneutrnque Rutherford haba predicho en1920, e inmediatamente despusEnrico Fermidescubri que ciertas radiaciones emitidas en fenmenos no muy comunes de desintegracin son en realidadneutrones.Radiactividad artificial[editar]

Smbolo utilizado tradicionalmente para indicar la presencia de radiactividad.

Nuevo smbolo de advertencia de radiactividad adoptado por laISOen 2007 para fuentes que puedan resultar peligrosas. Estndar ISO #21482.La radiactividad artificial, tambin llamadaradiactividad inducida, se produce cuando se bombardean ciertos ncleos estables con partculas apropiadas. Si la energa de estas partculas tiene un valor adecuado, penetran el ncleo bombardeado y forman un nuevo ncleo que, en caso de ser inestable, se desintegra despus radiactivamente. Fue descubierta por la parejaJean Frdric Joliot-CurieeIrne Joliot-Curie, bombardeando ncleos deboroy dealuminioconpartculas alfa. Observaron que las sustancias bombardeadas emitan radiaciones (neutrones libres) despus de retirar el cuerpo radiactivo emisor de las partculas de bombardeo. El plomo es la sustancia que mayor fuerza de impenetracion posee por parte de los rayos x y gamma.En1934Fermi se encontraba en un experimento bombardeando ncleos deuraniocon losneutronesrecin descubiertos. En1938, enAlemania,Lise Meitner,Otto HahnyFritz Strassmannverificaron los experimentos de Fermi. En1939demostraron que una parte de los productos que aparecan al llevar a cabo estos experimentos erabario. Muy pronto confirmaron que era resultado de la divisin de los ncleos de uranio: la primera observacin experimental de lafisin. EnFrancia,Jean Frdric Joliot-Curiedescubri que, adems del bario, se emiten neutrones secundarios en esa reaccin, lo que hace factible lareaccin en cadena.Tambin en 1932,Mark Lawrence Elwin Oliphant2teoriz sobre lafusinde ncleos ligeros (dehidrgeno), y poco despusHans Bethedescribi el funcionamiento de las estrellas con base en este mecanismo.El estudio de la radiactividad permiti un mayor conocimiento de la estructura del ncleo atmico y de laspartculas subatmicas. Se abri la posibilidad de convertir unos elementos en otros. Incluso se hizo realidad el ancestral sueo de losalquimistasde crearoroa partir de otros elementos, como por ejemplo tomos demercurio, aunque en trminos prcticos el proceso de convertir mercurio en oro no resulta rentable debido a que el proceso requiere demasiada energa.El 15 de marzo de 1994, laAgencia Internacional de la Energa Atmica(AIEA) dio a conocer un nuevo smbolo de advertencia de radiactividad con validez internacional. La imagen fue probada en 11 pases.Clases y componentes de la radiacin[editar]

Clases deradiacin ionizantey cmo detenerla.Las partculas alfa (ncleos de helio) se detienen al interponer una hoja de papel. Las partculas beta (electrones y positrones) no pueden atravesar una capa de aluminio. Sin embargo, los rayos gamma (fotonesde alta energa) necesitan una barrera mucho ms gruesa, y los ms energticos pueden atravesar el plomo.Se comprob que la radiacin puede ser de tres clases diferentes, conocidas comopartculas,desintegracionesyradiacin:1. Partcula alfa: Son flujos de partculas cargadas positivamente compuestas por dos neutrones y dos protones (ncleos dehelio). Son desviadas por campos elctricos y magnticos. Son poco penetrantes, aunque muy ionizantes. Son muy energticas. Fueron descubiertas por Rutherford, quien hizo pasar partculas alfa a travs de un fino cristal y las atrap en un tubo de descarga. Este tipo de radiacin la emiten ncleos de elementos pesados situados al final de latabla peridica(A >100). Estos ncleos tienen muchos protones y la repulsin elctrica es muy fuerte, por lo que tienden a obtener N aproximadamente igual a Z, y para ello se emite una partcula alfa. En el proceso se desprende mucha energa, que se convierte en la energa cintica de la partcula alfa, por lo que estas partculas salen con velocidades muy altas.2. Desintegracin beta: Son flujos de electrones (beta negativas) opositrones(beta positivas) resultantes de la desintegracin de los neutrones o protones del ncleo cuando ste se encuentra en un estado excitado. Es desviada por campos magnticos. Es ms penetrante, aunque su poder de ionizacin no es tan elevado como el de las partculas alfa. Por lo tanto, cuando un tomo expulsa una partcula beta, su nmero atmico aumenta o disminuye una unidad (debido al protn ganado o perdido). Existen tres tipos de radiacin beta: laradiacin beta-, que consiste en la emisin espontnea de electrones por parte de los ncleos; laradiacin beta+, en la que un protn del ncleo se desintegra y da lugar a un neutrn, a un positrn o partcula Beta+ y un neutrino, y por ltimo la captura electrnica que se da en ncleos con exceso de protones, en la cual el ncleo captura un electrn de la corteza electrnica, que se unir a un protn del ncleo para dar un neutrn.3. Radiacin gamma: Se trata deondas electromagnticas. Es el tipo ms penetrante de radiacin. Al ser ondas electromagnticas de longitud de onda corta, tienen mayor penetracin y se necesitan capas muy gruesas deplomouhormignpara detenerlas. En este tipo de radiacin el ncleo no pierde su identidad, sino que se desprende de la energa que le sobra para pasar a otro estado de energa ms baja emitiendo los rayos gamma, o sea fotones muy energticos. Este tipo de emisin acompaa a las radiaciones alfa y beta. Por ser tan penetrante y tan energtica, ste es el tipo ms peligroso de radiacin.Las leyes de desintegracin radiactiva, descritas porFrederick SoddyyKasimir Fajans, son: Cuando un tomo radiactivo emite una partcula alfa, la masa del tomo (A) resultante disminuye en 4 unidades y el nmero atmico (Z) en 2. Cuando un tomo radiactivo emite una partcula beta, el nmero atmico (Z) aumenta o disminuye en una unidad y la masa atmica (A) se mantiene constante. Cuando un ncleo excitado emite radiacin gamma, no vara ni su masa ni su nmero atmico: slo pierde una cantidad de energah(donde "h" es laconstante de Plancky "" es la frecuencia de la radiacin emitida).Las dos primeras leyes indican que, cuando un tomo emite una radiacin alfa o beta, se transforma en otro tomo de un elemento diferente. Este nuevo elemento puede ser radiactivo y transformarse en otro, y as sucesivamente, con lo que se generan las llamadasseries radiactivas.

FISIN:Es el proceso utilizado actualmente en las centrales nucleares. Cuando un tomo pesado (como por ejemplo el Uranio o el Plutonio) se divide o rompe en dos tomos ms ligeros, la suma de las masas de estos ltimos tomos obtenidos, ms la de los neutrones desprendidos es menor que la masa del tomo original, y de acuerdo con la teora de Albert Einstein se desprende una cantidad de Energa que se puede calcular mediante la expresin E = m C2Para romper un tomo, se emplea un neutrn porque es neutro elctricamente y por tanto, al contrario que el protn o las partculas alfa, no es repelido por el ncleo. El neutrn se lanza contra el tomo que se quiere romper, por ejemplo, Uranio-235. Al chocar el neutrn, el tomo de Uranio-235 se convierte en Uranio-236 durante un brevsimo espacio de tiempo, como este ltimo tomo es sumamente inestable, se divide en dos tomos diferentes y ms ligeros (por ejemplo Kriptn y Bario o Xenon y Estroncio), desprendiendo 2 3 neutrones (el nmero de neutrones desprendidos depende de los tomos obtenidos, supongamos como ejemplo 3 neutrones). Estos 3 neutrones, vuelven a chocar con otros 3 tomos de Uranio-235, liberando en total 9 neutrones, energa y dos tomos ms ligeros, y as sucesivamente, generandose de esta forma una reaccin en cadena.Como se puede comprobar, en cada reaccin sucesiva, se rompen3ntomos, donde n indica 1, 2, 3,..., reaccin.

Otra reaccin nuclear de fisin que ocurre en muchos reactores nucleares es:23592U + n14156Ba +9236Kr + 3n + EnergaEn lascentrales nuclearesel proceso se modera, evitando la reaccin en cadena, para generar energa de forma lenta, pues de lo contrario el reactor se convertira en una bomba atmica. El proceso bsico es el siguiente:Como combustible se utilizan barras de Uranio enriquecido al 4% con Uranio-235.El Uranio natural es mayoritariamente U-238, el que es fisionable es el U-235, que es un 0.71% del Uranio que se encuentra en la naturaleza, de ah que solo un pequeo porcentaje del Uranio se aproveche y se requieran grandes cantidades de este para obtener una cantidad significativa de U-235.Las barras con el U-235 se introducen en el reactor, y comienza un proceso de fisin. En el proceso, se desprende energa en forma de calor. Este calor, calienta unas tuberas de agua, y esta se convierte en vapor, que pasa por unas turbinas, hacindolas girar. Estas a su vez, hacen girar un generador elctrico, produciendo as electricidad. Lgicamente, no se aprovecha toda la energa obtenida en la fisin, parte de ella se pierde en calor, resistencia de los conductores, vaporizacin de agua, etc.Los neutrones son controlados para que no explote el reactor mediante unas barras de control (generalmente, de Carburo de Boro), que al introducirse, absorben neutrones, y disminuye el nmero de fisiones, con lo cual, dependiendo de cuntas barras de control se introduzcan, se generar ms o menos energa. Normalmente, se introducen las barras de tal forma, que solo se produzca un neutrn por reaccin de fisin, controlando de esta forma el proceso de fisin. Si todas las barras de control son introducidas, se absorben todos los neutrones, con lo cual se parara el reactor.El reactor se refrigera, para que no se caliente demasiado, y funda las protecciones, incluso cuando este est parado, ya que la radiacin hace que el reactor permanezca caliente.En el siguiente esquema, se muestra cmo trabaja una central nuclear, segn lo explicado anteriormente:

A continuacin el plano de una central nuclear, que verifica el esquema anterior.

FUSIN:La fusin nuclear, est actualmente en lneas de investigacin, debido a que todava hoy no es un proceso viable, ya que se invierte ms energa en el proceso para que se produzca la fusin, que la energa obtenida mediante este mtodo.La fusin, es un proceso natural en las estrellas, producindose reacciones nucleares por fusin debido a su elevadsima temperatura interior.Las estrellasestn compuestas principalmente por Hidrgeno y Helio. El hidrgeno, en condiciones normales de temperatura, se repele entre s cuando intentas unirlo (fusionarlo) a otro tomo de hidrgeno, debido a su repulsin electrosttica. Para vencer esta repulsin electrosttica, el tomo de hidrgeno debe chocar violentamente contra otro tomo de hidrgeno, fusionndose, y dando lugar a Helio, que no es fusionable. La diferencia de masa entre productos y reactivos es mayor que en la fisin, liberndose as una gran cantidad de energa (muchsimo mayor que en la fisin). Estos choques violentos, se consiguen con una elevada temperatura, que hace aumentar la velocidad de los tomos.La primera reaccin de fusin artificial, tuvo origen en la investigacin militar, fue una bomba termonuclear (o tambin llamada bomba-H o de Hidrgeno), para obtener la temperatura adecuada que inicia el proceso de fusin (unos 20 millones de grados centgrados) se utiliz una bomba atmica.

Ejemplos caractersticos de reacciones de fusin son los siguientes:21D +21D31T +11H + 4.03 MeV21D +21D32He + n + 3.27 MeV21D +31T42He + n + 17.6 MeV