Departamento de Física Atómica, Facultad de Ciencias Físicas (U.C.M.) RADIACTIVIDAD CÁMARA DE NIEBLA Departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear Facultad de Ciencias Físicas (U.C.M.)

¿DE QUÉ ESTÁN HECHAS LAS COSAS? La materia está formada por átomos y moléculas que se unen para formar los sólidos. Cada átomo está compuesto de un núcleo con carga positiva y unos electrones que orbitan a su alrededor. El núcleo, a su vez, está formado por protones (+) y neutrones, que se denominan nucleones. Éstos nucleones están formados por quarks. Quarks Neutrón Electrón MATERIA ~ 10-9 m ÁTOMO ~ 10-10 m NUCLEO ~ 10-14 m NUCLEÓN ~ 10-15 m Protón Átomo

ELEMENTOS - ISÓTOPOS Tabla Periódica Tabla de Isótopos Protones En la tabla periódica encontramos los distintos núcleos que podemos encontrarnos en la naturaleza, son los elementos. Cada elemento queda definido por el número de protones que hay en el núcleo. Pero el número de neutrones no es fijo para cada elemento, lo que da lugar a los isótopos, la mayoría de los cuales son inestables y se transforman mediante desintegraciones radiactivas. Tabla Periódica Tabla de Isótopos Protones Neutrones

LAS 4 INTERACCIONES DE LA NATURALEZA GRAVITACIONAL NUCLEAR DÉBIL Todos los procesos que ocurren en la naturaleza pueden ser descritos mediante las cuatro interacciones que tienen lugar en la naturaleza. Los físicos actualmente están tratando de encontrar una teoría que sea capaz de unificarlas. ? ¿ Bosón Z Gravitón Masa Neutrino Electrón Intensidad : 10–38 Alcance : Infitnito Intensidad : 10–13 - 10–13 Alcance : 2 · 10 –18 m ELECTROMAGNÉTICA NUCLEAR FUERTE Fotón Gluón Electrón Quark Electrón Quark Intensidad : 10 –2 Alcance : Infinito Intensidad : 1 Alcance : 1.5 · 10 –15 m

TIPOS DE RADIACTIVIDAD Partícula Alfa La radiactividad consiste en la emisión de partículas y radiaciones de parte de los átomos de algunos elementos. Son radiactivos aquellos elementos que tienen un número muy elevado de protones y neutrones. se transforman, por emisión de partículas alfa (núcleos de Helio), beta (electrones), gamma (fotones), en otros elementos nuevos, que pueden ser o no, a su vez, radiactivos. DESINTEGRACIÓN ALFA A, Z A-4, Z-2 Antineutrino DESINTEGRACIÓN BETA MENOS Partícula Beta menos (electrón) A, Z A, Z+1 Neutrino DESINTEGRACIÓN BETA MÁS Partícula Beta más (positrón) A, Z A, Z-1 Rayo Gamma (Fotón) DESINTEGRACIÓN GAMMA A, Z A, Z

¿QUÉ SON CAPACES DE ATRAVESAR LAS RADIACIONES? Las distintas radiaciones tienen distinta capacidad de penetración en los medios materiales debido a las interacciones que intervienen en el proceso de frenado de las partículas y propiedades de las mismas partículas como masa, carga, ... ALFA α BETA β GAMMA γ NEUTRÓN Papel Cobre Plomo Hormigón

RADIACTIVIDAD NATURAL La radiación natural a la que está expuesta la población proviene de la desintegración de isótopos radiactivos en la corteza terrestre, de la radiación cósmica y de los isótopos radiactivos que forman parte de los seres vivos, también llamada radiación interna Rayos Cósmicos 12% Radón 40% Radiación Gamma 15% Radiación Interna 15% Tratamientos Médicos 17% Otros 1%

RAYOS CÓSMICOS Los Rayos Cósmicos vienen del espacio con gran energía y dan lugar en la atmósfera a una cascada de partículas de los más variado. Pueden llegar a atravesar la tierra de lado a lado sin detenerse

Principales Radionucleidos Radiactividad en la corteza terrestre Principales Radionucleidos Nucleo Símbolo Vida Media Uranio-235 235U 7.04 x 108 años Uranio-238 238U 4.47 x 109 años Torio-232 232Th 1.41 x 1010 años Radio-226 226Ra 1.60 x 103 años Radón-222 222Rn 3.82 días Potasio-40 40K 1.28 x 109 años Los elementos radiactivos naturales se encuentran distribuidos en forma bastante uniforme en las rocas y suelos de la corteza terrestre, la cual está constituida principalmente por basalto y granito

Radiactividad Natural en la Comida RADIACIÓN INTERNA Radiactividad Natural en la Comida La radiación interna proviene de las sustancias radiactivas presentes en los alimentos, en el agua y en el aire, las cuales, al ser ingeridas o inhaladas, se absorben en los tejidos vivos. Los principales isótopos radiactivos que contiene el cuerpo humano son el potasio-40, el carbono-14 y el tritio Comida 40K pCi/kg 226Ra pCi/kg Plátano 3,520 1 Nueces 5,600 1,000-7,000 Zanahorias 3,400 0.6-2 Patatas 1-2.5 Cerveza 390 --- Carne Roja 3,000 0.5 Limón 4,640 2-5 Agua del Grifo 0-0.17

Radiactividad Natural en tu Cuerpo RADIACIÓN INTERNA Radiactividad Natural en tu Cuerpo Núcleo Masa Total del Nucleo Dentro del Cuerpo Actividad Total del Núcleo Dentro del Cuerpo Consumo Diario de Núcleos Uranio 90 µg 30 pCi (1.1 Bq) 1.9 µg Torio 30 µg 3 pCi (0.11 Bq) 3 µg Potasio 40 17 mg 120 nCi (4.4 kBq) 0.39 mg Radio 31 pg 2.3 pg Carbón 14 95 µg 0.4 µCi (15 kBq) 1.8 µg Tritio 0.06 pg 0.6 nCi (23 Bq) 0.003 pg Polonio 0.2 pg 1 nCi (37 Bq) ~0.6 µg

EL RADÓN EN NUESTRAS VIDAS El radón que emana continuamente de la superficie terrestre. El radón es un gas y por tanto es respirado por los seres vivos. Cuando este elemento queda atrapado en algún recinto su concentración puede aumentar considerablemente y causar daño en los seres vivos

MATERIALES DE CONSTRUICCIÓN Uranio Torio Potasio ppm mBq/g (pCi/g) Granito 4.7 63 (1.7) 2 8 (0.22) 4.0 1184 (32) Arenisca 0.45 6 (0.2) 1.7 7 (0.19) 1.4 414 (11.2) Cemento 3.4 46 (1.2) 5.1 21 (0.57) 0.8 237 (6.4) Hormigón Calizo 2.3 31 (0.8) 2.1 8.5 (0.23) 0.3 89 (2.4) Hormigón Arenisca 11 (0.3) 1.3 385 (10.4) Dry wallboard 1.0 14 (0.4) 3 12 (0.32) Derivados del Yeso 13.7 186 (5.0) 16.1 66 (1.78) 0.02 5.9 (0.2) Yeso Natural 1.1 15 (0.4) 1.8 7.4 (0.2) 0.5 148 (4) Madera - 11.3 3330 (90) Ladrillo de Arcilla 8.2 111 (3) 10.8 44 (1.2) 666 (18) La gran mayoría de los materiales que el hombre utiliza en la construcción de casas habitación proceden de elementos que existen en la corteza terrestre, los cuales serán radiactivos en mayor o menor grado, dependiendo de su naturaleza y procedencia

RADIACIÓN EN MEDICINA El uso de la radiación en el diagnóstico y el tratamiento de enfermedades se ha convertido en una herramienta básica en medicina. Con ella se ha podido realizar exploraciones del cerebro y los huesos, tratar el cáncer y usar elementos radiactivos para dar seguimiento a hormonas y otros compuestos químicos de los organismos. Diagnóstico Radiológico (Rayos X) Medicina Nuclear Radioterapia

CÁMARA DE NIEBLA La cámara de niebla es un dispositivo que nos permite detectar partículas elementales y otras radiaciones ionizantes como partículas alfa, beta y electrones resultantes de la ionización producida por rayos gamma. El funcionamiento consiste en la condensación de alcohol en torno a iones formados por el paso de dichas partículas.

EFECTO FOTOELÉCTRICO Fotón Fotoelectrón El efecto fotoeléctrico consiste el la absorción puntual de toda la energía de un fotón. Este fotón cede toda su energía a un electrón cuyo recorrido antes ser parado por el medio es mucho menor, dando lugar a la liberación de otros electrones. Todo esto provoca la generación de gran cantidad de iones en torno al punto inicial de absorción, pudiéndose observar en la cámara de niebla cúmulos de condensación como los que se observan en la foto. Fotón Fotoelectrón

PARTÍCULA ALFA - Nucleo de Helio A, Z Partícula Alfa A-4, Z-2 Trayectorias gruesas y rectilíneas

PARTÍCULA BETA - Electrón o Positrón A, Z Partícula β- Antineutrino A, Z+1 Trayectorias fina y erráticas

DOBLE ALFA EN CASCADA

DOBLE ALFA EN CASCADA

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