Clases de radiacin ionizante y 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 (fotones de 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 como partculas, desintegraciones y radiacin:

1. Partcula alfa: Son flujos de partculas cargadas positivamente compuestas por dos neutrones y dos protones (ncleos de helio). 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 la tabla 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) o positrones (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: la radiacin beta-, que consiste en la emisin espontnea de electrones por parte de los ncleos; la radiacin 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 de ondas 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 de plomo u hormign para 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 por Frederick Soddy y Kasimir 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 energa h (donde "h" es la constante de Planck y "" 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 llamadas series radiactivas.

Causa de la radiactividad

En general son radiactivas las sustancias que no presentan un balance correcto entre protones o neutrones, tal como muestra el grfico que encabeza este artculo. Cuando el nmero de neutrones es excesivo o demasiado pequeo respecto al nmero de protones, se hace ms difcil que la fuerza nuclear fuerte debido al efecto del intercambio de piones pueda mantenerlos unidos. Eventualmente, el desequilibrio se corrige mediante la liberacin del exceso de neutrones o protones, en forma de partculas que son realmente ncleos de helio, y partculas , que pueden ser electrones o positrones. Estas emisiones llevan a dos tipos de radiactividad, ya mencionados:

Radiacin , que aligera los ncleos atmicos en 4 unidades msicas, y cambia el nmero atmico en dos unidades.

Radiacin , que no cambia la masa del ncleo, ya que implica la conversin de un protn en un neutrn o viceversa, y cambia el nmero atmico en una sola unidad (positiva o negativa, segn si la partcula emitida es un electrn o un positrn).

La radiacin , por su parte, se debe a que el ncleo pasa de un estado excitado de mayor energa a otro de menor energa, que puede seguir siendo inestable y dar lugar a la emisin de ms radiacin de tipo , o . La radiacin es, por tanto, un tipo de radiacin electromagntica muy penetrante, ya que tiene una alta energa por fotn emitido.