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La radioactividad ha sido un termino, que aun desconociéndose la naturaleza de su origen, en ocasiones, genera temor. Muchas de las veces, el temor que se ha generado sobre el uso de los materia radioactivos no es producto solo de la ignorancia que se tiene sobre los materiales, su definición, características de los materiales, control, entre otros, sino de los graves problemas a la salud y a la propia naturaleza que se han generado por el uso de materiales que tienen esta propiedad y de la grave forma en que se controlan estos materiales.

 

Es evidente en nuestra sociedad que los avances tecnológicos y científicos han marcado una nueva forma de vivir en sociedad. La salud humana no podría estar ajena a estos cambios, en el caso de las técnicas de medición y control utilizados mediante materiales radioactivos han permitido prolongar la vida y en algunas ocasiones no solo prolongar sino preservar, es tan así que se han abierto áreas como la radioterapia para tratar enfermedades como el cáncer o tumores.

 

Sin embargo, el  hombre ha tenido que convivir con este tipo de material, no en los últimos años. La radioactividad  ha existido desde la creación del universo, para la física moderna es evidente el fenómeno de la radiación antes de la recombinación y formación de los elementos que formarían la materia de la que esta constituido el universo, fenómeno observado en la teoría del modelo estándar de relatividad descrito por Fredman, Roberson y Walker.

 

El descubrimiento de la radioactividad ha dejado profundas huellas en las sociedades; no todas las experiencias han sido agradables, como lo han sido las aplicaciones en medicina, incluso para obtener un manejo adecuado de los elementos al servicio de los seres humanos se han tenido que sacrificar muchas vidas tal es el caso de Chernobyl en Ucrania el 26 de abril de 1986. Para sus mismos descubridores, la experimentación con estos materiales los llevó a la muerte, como veremos posteriormente.

 


Definición de radioactividad

Los núcleos atómicos de ciertos isótopos de modificar espontáneamente su estructura fueron identificados con una propiedad a la que llamamos radiactividad.  Su naturaleza puede ser de dos tipos:

 

·        Radioactividad natural: Es la que manifiestan los isótopos que se encuentran en la naturaleza.

·        Radiactividad artificial o inducida: Es la que ha sido provocada por transformaciones nucleares artificiales.

 

Un personaje importante en el desarrollo de las investigaciones que giraron alrededor de la radioactividad fue los trabajos de Wilhelm Röntgen , culminación máxima con su trabajo el descubrimiento  de  los rayos X y que sería un elemento que desencadenaría trabajos posteriormente, entre ellos los de Becquerel y los esposos Currie

 

Sin embargo, aunque la radioactividad no es algo nuevo, no fue sino hasta que en 1896 Becquerel descubrió que ciertas sales de uranio emitían radiaciones espontáneamente. Bequerel hizo varios experimentos mediante el cual pretendía determinar primero, por qué las placas fotográficas se velaban pese a estar envueltas en papel negro, pero ante la presencia de las sales de uranio. Realizó experimentos con el material en diferentes condiciones obteniendo en todos los casos la misma intensidad; con sus análisis encontraba que esta propiedad no dependía de la forma ni de la composición química en la que se encontraba los átomos del cuerpo radioactivo.

 

El trabajo de Becquerel  fuero rápidamente seguidos por los trabajos de dos investigadores mas: Pierre Curie y Marie  Sklodowska, que son generalmente identificados como los esposos Curie. Aunque sus trabajos no fueron los primeros, sin duda alguna marcaron una importantísima labor en el conocimiento  de estas investigaciones, como producto de ello obtienen el premio Novel  al  lado de Bequerel en 1903, mas aun, después de la muerte de Pierre,  Marie Curie  trabajaría en investigación acerca de los fenómenos que se encuentran alrededor de la radioactividad, investigaciones que le constaría la vida.

Uno de los puntos importantes de  los trabajos de los esposos Curie fue el descubrimiento de otro tipo de elementos radioactivos tales como el Torio, Polonio en julio de 1898 y el Radio descubierto en diciembre del mismo año. Posteriormente  Marie Curie deduciría que la radioactividad era una propiedad atómica, que se origina en el núcleo de los átomos,  producto de observar que la intensidad de la radiación emitida era proporcional a la cantidad de uranio presente.

 

Desde entonces ha sido común llamarle radiación a toda energía que se propaga en forma de onda a través del espacio. De esta forma existe una clasificación desde la luz visible a las ondas de radio y de televisión como radiación conocida como radiación no ionizante.

Otra clasificación la forma la radiación ionizante la cual va desde la luz ultravioleta a los rayos X o la energía fotónica.

 

Existen dos tipos de radiaciones ionizantes:

v     Electromagnética, constituida por rayos   (los cuales serán abordados a continuación), rayos X  o de Röntgen y los rayos ultravioleta

v     La constituida por partículas subatómicas tales como electrones, neutrones, protones.

 

 

El descubrimiento del radio trajo consigo algunos rasgos importantes. La causa que origina la radioactividad es debida a la interacción neutrón-protón. Uno de los aspectos que desencadeno la clasificación de la radiación; al someter la radiación de el radio a un campo magnético se observó que parte de esta se desviaba  de su trayectoria y la otra parte continuaba. Se comprobó que dicha radiación consta de 3 partes:

·          Radiación a: Identificada con núcleos de Helio , constituidos por dos protones y dos neutrones Su poder de penetración en la materia es muy bajo y sólo es capaz de recorrer algunos centímetros en el aire. Su corto recorrido describe una trayectoria prácticamente en línea recta. Cuando penetra la materia presenta un alto poder de ionización, formando columnas de iones, del orden de 3X10-4 pares de iones 

 

Los primeros trabajos fueron llevados por Rutherford en el momento en que determina la relación carga masa. Posteriormente se encontraría que la masa de tales partículas eran 4.002603 u (6.646 x 10-27 kg) con una carga positiva igual a dos veces la carga elemental del electrón e.

Un ejemplo de cómo se puede obtener las partículas alfa es:

los cuales en forma general se pueden expresar como:

Para explicar este proceso se han construido modelos de que permiten determinar como es el comportamiento de la interacción, interpretaciones clásicas y cuánticas, de este último pudiéramos considerar el proceso de la radiación beta como un caso del efecto túnel estudiado en la mecánica cuántica .

 

 

Colocar intercambio de imágenes

 

El efecto tunel consiste en el fenómeno que considera  la posibilidad de que una partícula atraviese una barrera de potencial, y que a diferencia de la mecánica clásica, pareciera que la partícula no puede rebasar esa barrera.

 

En este modelo, una partícula alfa se somete al potencial, el cual a su vez es el producto de otros dos: el nuclear y el Coulombiano. Para el primero su aproximación se puede hacer dentro del núcleo, es decir mediante un potencial rectangular V0, mientras que con un potencial  Coulombiano cuando la partícula queda liberada.  Un diagrama que explica el fenómeno es el siguiente:



 


La radiación alfa  aparentemente queda frenada en las capas exteriores de la piel, por lo que se le considera no peligrosa aunque si es importante señalar que puede serlo si se introduce en heridas o en alimentos.

 

Rutherford determinó la cantidad de partículas alfa que  son emitidas en un ángulo sólido, en su experimento midió la cantidad de partículas en un ángulo sólido determinando.

El área alrededor de cada núcleo es llamado parámetro de impacto b. En un experimento lo que se mide es el número de partículas dN con ángulo de dispersión entre  y   o dentro de un ángulo sólido  . En el caso de la figura se muestra que  que corresponde al área de la pantalla sobre la que inciden las partículas alfa. El área alrededor de cada núcleo es con un radio igual al parámetro de impacto b es llamada sección transversal integral esta está determinada como:

 

 

después de algunos cálculos Rutherford encuentra que el número de partículas alfa por unidad de área que golpean la pantalla dentro de un anillo de área  es

donde N0 es el número total dirigido contra el blanco, n es el número de nucleones por unidad de volumen y D es la distancia de máximo acercamiento.

 

·         Radiación b: Son electrones resultantes de la desintegración de los neutrones del núcleo: 

neutrón®protón + electrón + neutrino

 

La masa de estas partículas es muy pequeña, de allí su alta movilidad con respecto a las partículas alfa.

 

Debido a su carga es desviada por campos eléctricos y magnéticos. Es más penetrante, incluso llega a penetrar uno o dos centímetros en los tejidos vivos,  aunque su poder de ionización no es tan elevado como el de la radiación a. Las partículas beta cambian fácilmente su trayectoria, el alcance y penetración con respecto a las partículas alfa son mayores con respecto a las partículas alfa. U n proceso especial, radiación de frenado o   Bremsstrahlung, es el caso cuando la partícula beta se acerca al núcleo atómico y desvía su trayectoria, perdiendo con ello parte de su energía, la energía pérdida, se transforma en rayos X.

 ·       Radiación g:  Se considera como un proceso electromagnético de alta energía, no se considera masa para el campo electromagnético, capaz de penetrar los tejidos. Sin embargo, se considera que libera menos energía que las dos radiaciones anteriores

 

 


Henri Becquerel 

Wilhelm Röntgen 

Pierre y Marie Currie

A cien años del descubrimiento de la radioactividad