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para la tarifa de decaimiento en un contexto más general considera la partícula decaer . El decaimiento radiactivo es el proceso en el cual un núcleo atómico inestable del pierde energía emitiendo la radiación bajo la forma de partículas u ondas electromagnéticas . Este decaimiento, o la pérdida de energía, da lugar a un átomo de un tipo, llamado el núclido de padre del que transforma a un átomo de un diverso tipo, llamado el núclido de hija del . Por ejemplo: un átomo del carbono-14 (el " parent") emite la radiación y la transforma a un átomo nitrogen-14 (el " daughter"). Esto es un proceso al azar en el nivel atómico, en que es imposible predecir cuando un átomo particular del decaerá, pero dado una gran cantidad de átomos similares, la tarifa de decaimiento, en promedio, es fiable.

La unidad del SI del decaimiento radiactivo (el fenómeno de la radiactividad natural y artificial) es el Becquerel (Bq). Un Bq se define como una transformación (o decaimiento) por segundo. Puesto que cualquier muestra razonable-clasificada de materiales radioactivos contiene muchos átomos, un Bq es una medida minúscula de actividad; las cantidades en la orden de TBq (terabecquerel) o de GBq (gigabecquerel) son de uso general. Otra unidad de actividad (de radio) es el curie, el ci, que fue definido original como la actividad de un gramo del radio puro, el isótopo Ra-226. Es actualmente igual (por definición) a la actividad de cualquier radionúclido que decae con un índice de desintegración 3.7 del × 10¹⁰ Bq. El uso del ci es desalentado actualmente por el SI.

Explicación

Los neutrones y los protones que constituyen núcleos, tan bien como otras partículas que puedan acercarse a ellas, son gobernados por varias interacciones. La fuerza nuclear fuerte, no observada en la escala macroscópica familiar, es la fuerza más de gran alcance sobre distancias subatómicas. La fuerza electrostática es también significativa, mientras que la fuerza nuclear débil es responsable del decaimiento beta .

La interacción de estas fuerzas es simple. Algunas configuraciones de las partículas en un núcleo tienen la característica que, cambian de puesto siempre tan levemente, las partículas podrían bajar en un arreglo más bajo de la energía (con la energía adicional moviéndose a otra parte). Uno pudo dibujar una analogía con un campo de nieve en una montaña: mientras que la fricción entre los cristales de la nieve puede apoyar el peso de la nieve, el sistema es intrínsecamente inestable con respecto a un estado de la bajo-potencial-energía, y un disturbio puede facilitar la trayectoria a un mayor estado de la entropía (es decir, hacia el estado de tierra donde el calor será producido, y la energía total se distribuye así sobre un número más grande de los estados de Quantum ). Así, resultados de la avalancha un . La energía del total no cambia en este proceso, pero debido a efectos de la entropía, las avalanchas suceden solamente en una dirección, y el final de esta dirección, que es dictada por el número más grande de maneras ocasión-mediadas de distribuir energía disponible, es a lo que nos referimos comúnmente como el " tierra state."

Tal derrumbamiento (un acontecimiento del decaimiento del ) requiere una energía de activación específica . En el caso de una avalancha de la nieve, esta energía clásico viene como un disturbio fuera del sistema, aunque tales disturbios puedan ser arbitrariamente pequeños. En el caso de un núcleo atómico emocionado, el disturbio arbitrariamente pequeño viene de fluctuaciones del vacío del quántum que el núcleo de A (o cualquie sistema emocionado en mecánicos de quántum) es inestable, y puede estabilizar así espontáneo a un sistema menos-emocionado. Este proceso es conducido por consideraciones de la entropía: la energía no cambia, sino que en el final del proceso, la energía total se difunde más en volumen spacial. La transformación resultante altera la estructura del núcleo. Tal reacción es así una reacción nuclear, en contraste con las reacciones químicas que también son conducidas por la entropía, pero que implicar los cambios en el arreglo de los electrones externos de átomos, algo que sus núcleos.

Algunas reacciones nucleares que el de hace implican fuentes de energía externas, bajo la forma de colisiones con las partículas exteriores. Sin embargo, éstos no se consideran el decaimiento del . Algo, son ejemplos de la fisión nuclear nuclear inducida de las reacciones y la fusión es tipos comunes de reacciones nucleares inducidas.

Descubrimiento

La radiactividad primero fue descubierta en 1896 por el francés Enrique Becquerel del científico mientras que trabajaba en los materiales fosforescentes . Estos materiales brillan intensamente en la obscuridad después de la exposición a la luz, y él pensó que el resplandor producido en los tubos catódicos por las radiografías se pudo conectar con fosforescencia. Él envolvió una placa fotográfica en papel negro y colocó los varios minerales fosforescentes en él. Todos los resultados eran negativos hasta que él utilizara las sales del uranio. El resultado con estos compuestos era un ennegrecimiento profundo de la placa.

Pronto se ponía de manifiesto que el ennegrecimiento de la placa no tenía nada hacer con fosforescencia, porque la placa ennegreció cuando el mineral estaba en la obscuridad. las sales No-fosforescentes del uranio y del uranio metálico también ennegrecieron la placa. Claramente había una forma de radiación que podría pasar a través del papel que hacía la placa ennegrecer.

Al principio él parecía que la nueva radiación era similar a las radiografías recientemente descubiertas de entonces. La investigación adicional por Becquerel, el Marie Curie, el curie de Pedro, el Rutherford de Ernesto y otros descubrió que la radiactividad era más complicada. Diversos tipos de decaimiento pueden ocurrir, pero el Rutherford era el primer para realizar que todos ocurren con la misma fórmula aproximadamente exponencial matemática (véase abajo).

En cuanto a tipos de radiación radiactiva, fue encontrado que un el campo magnético eléctrico de o podría partir tales emisiones en tres tipos de vigas. A falta de mejores términos, los rayos fueron dados la alfa alfabética de los nombres, el beta y la gamma, aún funcionando hoy. Era obvio de la dirección de las fuerzas electromágneticas que los rayos alfa llevaron una carga positiva, los rayos beta que llevó una carga negativa, y los rayos gama eran neutrales. De la magnitud de desviación, estaba claro que las partículas alfa eran mucho más masivas que las partículas beta . Pasando rayos alfa a través de una membrana de cristal fina y atrapándolos en un tubo de descarga no prohibido investigadores para estudiar el espectro de emisión del gas resultante, y para probar en última instancia que las partículas alfa son núcleos del helio . Otros experimentos demostraron que la semejanza entre la radiación beta y los rayos catódicos ellos es ambas corrientes de los electrones, y entre la radiación gamma y las radiografías, que son ambos la radiación electromágnetica de la alta energía.

Aunque sean alfa, beta, y la gamma es la más común, otros tipos de decaimiento fueran descubiertos eventual. Poco después del descubrimiento del neutrón en 1932, fue descubierto por el Enrique Fermi que ciertas reacciones raras del decaimiento rinden los neutrones como partícula del decaimiento. La emisión aislada del protón fue observada eventual en algunos elementos. Poco después del descubrimiento del positrón en productos del rayo cósmico, fue observado que el mismo proceso que funciona en el decaimiento beta clásico puede también producir los positrones (emisión de positrón ), análogo a los electrones negativos. Cada uno de los dos tipos de decaimiento beta actúa para mover un núcleo hacia un cociente de neutrones y de protones que tenga la menos energía para la combinación. Finalmente, en un fenómeno llamado el decaimiento del racimo, las combinaciones específicas de neutrones y de protones con excepción de partículas alfa fueron emitidas espontáneo de los átomos en la ocasión.

Todavía otros tipos de decaimiento radiactivo fueron encontrados que emiten partículas previamente consideradas, pero por diversos mecanismos. Un ejemplo es la conversión interna, que da lugar a electrón y a la emisión del fotón de la energía a veces alta, aunque implica ni decaimiento beta ni gamma.

Los investigadores tempranos también descubrieron que muchos otros elementos químicos además del uranio tienen búsqueda sistemática radiactiva de los isótopos A para la radiactividad total en el también dirigido Marie Curie de los minerales de uranio para aislar un nuevo polonio del elemento y para separar un nuevo radio del elemento del bario . La semejanza química de los dos elementos de otra manera los habría hecho difícil distinguir.

Los peligros de la radiactividad y de la radiación no fueron reconocidos inmediatamente. Los efectos agudos de la radiación primero fueron observados en el uso de radiografías cuando el Serbo-Croata-Americano Nikola Tesla del ingeniero eléctrico sujetó intencionalmente sus dedos a las radiografías en 1896. Él publicó sus observaciones referentes a las quemaduras que se convirtieron, aunque él las atribuyó al ozono algo que a las radiografías. Sus lesiones curaron más adelante.

Los efectos genéticos de la radiación, incluyendo los efectos sobre riesgo de cáncer, fueron reconocidos mucho más adelante. En la moleta 1927 de Hermann José publicó la investigación que demostraba efectos genéticos, y en 1946 fue concedido el Premio Nobel Del para sus resultados.

Antes de que los efectos biológicos de la radiación fueran sabidos, muchos médicos y corporaciones habían comenzado a poner sustancias radiactivas como específico y la curandería radiactiva . Los ejemplos eran tratamientos del enema del radio, y radio-contener las aguas que se beberán como tónicos. El Marie Curie habló hacia fuera contra esta clase de tratamiento, advirtiendo que los efectos de la radiación en el cuerpo humano no estaban bien entendidos (el curie más adelante muerto de la anemia aplástica asumió debido a su trabajo con radio, pero la examinación posterior de sus huesos demostró que ella había sido técnico de laboratorio cuidadoso y tenía una carga baja del radio. Una causa más probable era su exposición a los tubos de radiografía sin blindaje mientras que un trabajador médico voluntario en WWI). Por los años 30, después de un número de casos de la necrosis y de la muerte de hueso en entusiastas, radio-contener productos médicos había desaparecido casi del mercado.

Modos de decaimiento

Los radionúclidos pueden experimentar un número de diversas reacciones. Éstos se resumen en la tabla siguiente. Un núcleo con el Z del número atómico y el A del número total se representa como (el A, el Z ). El " de la columna; Nucleus" de la hija; indica la diferencia entre el nuevo núcleo y el núcleo original. Así, (el A -1, el Z ) significa que el número total es uno menos que antes, solamente el número atómico es iguales que antes.

Cadenas de decaimiento y modos múltiples

El núclido de hija de un acontecimiento del decaimiento es generalmente también inestable, a veces aún más inestable que el padre. Si éste es el caso, procederá a decaer otra vez. Una secuencia de varios acontecimientos del decaimiento, produciendo en el extremo un núclido estable, es una cadena de decaimiento .

Muchos radionúclidos tienen varios diversos modos observados de decaimiento. El bismuto -212, por ejemplo, tiene tres. Así un núclido dado puede llevar a varias diversas cadenas de decaimiento.

Ocurrencia y usos

Según la teoría de Big Bang, los isótopos radiactivos de los elementos más ligeros ( H, él, y rastros Li ) fueron producidos muy poco después de la aparición del universo. Sin embargo, estos núclidos son tan alto inestables que virtualmente ningunos de ellos han sobrevivido a hoy. La mayoría de los núcleos radiactivos son por lo tanto relativamente jóvenes, formando en las estrellas (particularmente supernovas y durante interacciones en curso entre los isótopos estables y las partículas enérgias. Por ejemplo, el carbono-14, un núclido radiactivo con un período de solamente 5730 años, se produce constantemente en la atmósfera superior de la tierra debido a las interacciones entre los rayos cósmicos y el nitrógeno.

El decaimiento radiactivo se ha puesto para utilizar en la técnica de etiquetado radioisotópico, usada para seguir el paso de una sustancia química a través de un sistema complejo (tal como un organismo vivo ). Una muestra de la sustancia se sintetiza con una alta concentración de átomos inestables. La presencia de la sustancia en una u otra porción del sistema es determinada detectando las localizaciones de los acontecimientos del decaimiento.

En la premisa que el decaimiento radiactivo es verdad el al azar (algo que simplemente el caótico), se ha utilizado en los generadores de número aleatorio porque el proceso no se piensa para variar perceptiblemente en mecanismo en un cierto plazo, él del hardware es también una herramienta valiosa en el cálculo de las edades absolutas de ciertos materiales. Para los materiales geológicos, los radioisótopos y algunos de sus productos de decaimiento se atrapan cuando solidifica una roca, y se pueden entonces utilizar más adelante (conforme a muchas calificaciones bien conocidas) para estimar la fecha de la solidificación. Éstos incluyen la comprobación de los resultados de varios procesos simultáneos y de sus productos cara a cara, dentro de la misma muestra. En una manera similar, y también conforme a la calificación, el índice de formación del carbono-14 en varias eras, la fecha de la formación de materia orgánica dentro de cierto período relacionado con el isótopo mitad-vive puede ser estimado, porque el carbono-14 se atrapa cuando la materia orgánica crece e incorpora el nuevo carbono-14 del aire. Después de eso, la cantidad del carbono-14 en materia orgánica disminuye según los procesos del decaimiento que se pueden también verificar en forma cruzada independiente por otros medios (tales como comprobación del carbono-14 en anillos de árbol individuales, por ejemplo).

Tarifas de decaimiento radiactivo

La tarifa de decaimiento del, o la actividad, de una sustancia radiactiva se caracteriza cerca:

Cantidades constantes del : * período - t_ del $delsímbolo\{el\; 1/2\}$ - la época para la mitad de una sustancia de decaer.
* curso de la vida malo - $\backslash \; tau$ - el curso de la vida medio del símbolo de cualquie partícula dada.
* constante de decaimiento - $\backslash lambda$ - lo contrario del símbolo del curso de la vida malo.

l del
(la nota que aunque éstos sean constantes, ellas se asocia al comportamiento estadístico al azar de sustancias, y las predicciones usar estos constantes es menos exacta para el pequeño número de átomos.)

cantidades Tiempo-variables del : * actividad total - símbolo $A$ - el número de decae un objeto experimenta por segundo.
* número del de las partículas - símbolo $N$ - el número total de partículas en la muestra.
* actividad específica - símbolo $S\_A$ - el número de decae por segundo por la cantidad de sustancia. (El " cantidad del de " de la sustancia ; puede ser la unidad de la masa o del volumen.)

Se relacionan éstos como sigue:

$t\_\; \{el\; 1/2\}\; =\; \backslash \; frac\; \{\backslash \; ln\; (2)\}\; \{\backslash \; lambda\}\; =\; \backslash \; tau\; \backslash \; ln\; (2)$
$A\; =$ S\_A\; -\; \backslash \; del$$
= \ lambda N del frac {dN} {despegue} a_0 = - \ frac {dN} {} \ cebada bigg de despegue| del
= \ lambda N_0 del _ {t=0} donde está la cantidad el $a\_0\; \backslash$ del inicial de sustancia activa - la sustancia que tiene el mismo porcentaje de partículas inestables que cuando la sustancia fue formada.

Medidas de la actividad

Las unidades en las cuales se miden las actividades son: Becquerel ( Bq del símbolo) = número de desintegraciones por segundo; Curie (ci) = 3.7  ×  desintegraciones 10¹⁰ por segundo. Las actividades bajas también se miden en desintegraciones del por el minuto (dpm).

Sincronización del decaimiento

considera también:

l decaimiento exponencial

Según lo discutido arriba, el decaimiento de un núcleo inestable es enteramente al azar y es imposible predecir cuando un átomo particular decaerá. Sin embargo, es igualmente probable decaer en cualquier momento. Por lo tanto, dado una muestra de un radioisótopo particular, el número de &ndash de los acontecimientos del decaimiento; el dN esperaba ocurrir en un pequeño intervalo de despegue tiempo es proporcional al número de átomos presentes. Si el N es el número de átomos, entonces la probabilidad del decaimiento (– el dN / N ) es proporcional a despegue del : $del\; \backslash \; (-\; \backslash \; frac\; \{dN\}\; \{N\}\; \backslash \; derecho)\; =\; dejado\; \backslash \; lambda\; \backslash \; cdot\; dt$

Decaimiento particular a diversas tarifas, cada uno de los radionúclidos que tiene su propio constante de decaimiento (λ ). La muestra negativa indica que N disminuye con cada acontecimiento del decaimiento. La solución a esta ecuación diferencial de primer orden es la función siguiente : ¡

$N\; (t)\; =\; N\_0\; e^\; \{-\; \backslash \; lambda\; t\}\; =\; N\_0\; e^\; \{-\}\; \backslash ,\; \backslash !\; del\; t\; \backslash \; tau$

Esta función representa el decaimiento exponencial . Es solamente una solución aproximada, por dos razones. En primer lugar, la función exponencial es el continuo, pero el N de la cantidad física puede solamente tomar a valores del número entero no negativo . En segundo lugar, porque describe un proceso al azar, es solamente estadístico verdad. Sin embargo, en la mayoría de los casos comunes, el N es un número muy grande y la función es una buena aproximación.

Además del constante de decaimiento, el decaimiento radiactivo es caracterizado a veces por el curso de la vida del medio. Cada " del átomo; lives" para una cantidad de tiempo finita antes de que decaiga, y el curso de la vida malo está el medio aritmético de los cursos de la vida de todos los átomos. Es representado por el $\backslash \; tau$ del símbolo, y relacionado con el constante de decaimiento como sigue: $\backslash \; tau\; del$

l = \ frac {1} {\ lambda}

Un parámetro más comunmente usado es el período . Dado una muestra de un radionúclido particular, el período es la época llevada para la mitad de los átomos del radionúclido para decaer. El período se relaciona con el constante de decaimiento como sigue: $t\_\; del$

l {el 1/2} = \ = \ tau \ ln 2 del frac {\ ln 2} {\ lambda}

Esta relación entre el período y el constante de decaimiento demuestra que las sustancias alto radiactivas están pasadas rápidamente, mientras que las que irradian aguantan débil más de largo. Los períodos de radionúclidos sabidos varían extensamente, más que los años 10¹⁹ (por ejemplo para los núclidos casi completamente estables, e. ²⁰⁹Bi), a los segundos 10^-23 para los alto inestables.

Zenithic

Fiat CR.25

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