La energética de la desintegración radioactiva

Presentación del tema: "La energética de la desintegración radioactiva"— Transcripción de la presentación:

1 La energética de la desintegración radioactiva
Puede obtenerse una determinación completamente acertada de las diferencias de masas atómicas a partir de las mediciones de las energías de las radiaciones nucleares siempre que el esquema de desintegración del núcleo padre sea conocido. Desintegración β- Típico espectro beta , mostrando las energías medias del electrón y del neutrino

2 La energética de la desintegración radioactiva
Experimentalmente: es la máxima energía cinética que aparece en el continuo espectro

3 La energética de la desintegración radioactiva
Además Llamando a la energía observable del proceso Entonces: Si sumamos la masa de Z electrones atómicos a ambos miembros:

4 La energética de la desintegración radioactiva
De donde, despreciando la diferencia de energía de ligadura de los electrones atómicos: En Física Nuclear, el valor  Q de una reacción nuclear o proceso radiactivo es la cantidad de energía liberada en el proceso. Así, para desintegración β- : Hay varios tipos de diagramas de niveles para ilustrar el esquema de desintegración de isótopos radioactivos.

5 Diagrama de niveles de energía para desintegración por β-
Diagrama masa atómica - energía Diagrama masa nuclear - energía Escala de energía para ambos diagramas, en Mev. Escala de masa atómica en umas 2.865 MeV 2.865 MeV 1.782 MeV 1.782 MeV 1 uma =1 Da = 1, kg = 931,5 MeV/c2

6 Diagrama de niveles de energía para desintegración por β-
Diagrama masa atómica - energía 27,983 27,982 Escala de masa atómica en umas 2.865 MeV 27,981 27,980 27,979 27,978 1.782 MeV 27,977 27,976

7 Desintegración β+

8 La energética de la desintegración radioactiva
En contraste con todo otro tipo de desintegración, la energía T0 en la desintegración por emisión de positrón no es directamente igual al cambio en masa de átomos neutros. Hay un término 2m0c2 de corrección. Cuando un núcleo emite un positrón, el átomo neutro tiene un electrón menos. La desintegración β+ elimina un positrón del núcleo y un electrón del átomo. El positrón vive cerca de 100 ps y se aniquila con un electrón. Se emiten dos fotones de energía hυ= m0c2 = 511 keV. Se puede interpretar esta energía de 1022 keV como la energía adicional emitida en una desintegración por emisión β+ .

9 Desintegración β+ Diagrama masa atómica - energía Diagrama masa nuclear - energía Escala de energía relativa para ambos diagramas en MeV Escala de masa atómica en umas Escala de energía para ambos diagramas, en Mev. 0.542MeV 1.277 MeV 1.277 MeV

10 Captura Electrónica Insertando la masa de (Z-1) electrones a ambos lados de la ecuación:

11 Captura Electrónica 7Be 7.01693 511 keV 0.866 MeV 7.01600
Diagrama masa atómica - energía Diagrama masa nuclear - energía Escala de energía relativa para ambos diagramas en MeV 7Be Escala de energía para ambos diagramas, en Mev. Escala de masa atómica en umas 511 keV 0.478 Mev 0.478 MeV 0.866 MeV 0.86Mev

12 Desintegración β+ ¿ Sería posible energéticamente 4Be 4Li +β++ ν ?
No es posible desintegración β+

13 Competencia entre Captura Electrónica y emisión β+
En el dominio de diferencias de masas Solo transiciones de captura electrónica puede tener lugar entre isóbaros.

14 Competencia entre Captura Electrónica y emisión β-
Diagrama masa atómica - energía Diagrama masa nuclear - energía Escala de energía en Mev. Escala de masa atómica en umas

15 La energética de la desintegración radioactiva
Hay una gran clase de nucleidos radioactivos que tiene Z impar y A par. Muchos de estos tienen vecinos isóbaros estables con Z-1 y Z+1. Estos núcleos radioactivos pueden transformarse por desintegración β-, EC o β+. El 64Cu es un ejemplo familiar.

16 La energética de la desintegración radioactiva

17 Desintegración beta dual
Estos casos proveen de medios de determinar diferencias de masas entre pares de isótopos estables que difieren en número atómico en dos unidades. Eliminando el núcleo radiactivo por sustracción:

18 Desintegración beta dual
Diagrama masa atómica - energía Diagrama masa nuclear - energía 2,0 0,0020 1,5 0,0015 Escala de masa atómica relativa en umas 1,0 Escala de energía relativa en Mev. 0,0010 0,5 0,0005 0,0000 0,0 -0,0005 -0,5 -0,0010 -1,0

19 Desintegración alfa No es despreciable en un balance masa – energía !
Energía de desintegración Masa reducida

20 Desintegración alfa Despreciando la diferencia en energía de ligadura de los electrones atómicos: Esta última ecuación representa la situación experimental usual. Medidas de Tα y Tγ llevan al valor experimental de la diferencia de masas ZM-Z-2M entre los átomos neutrales padre y producto.

21 Desintegración alfa Diagrama masa atómica - energía 226,104 6 226,103
5 Escala de energía en Mev. Escala de masa atómica en umas 226,102 4 226,101 3 226,100 2 226,099 1 226,098 226,097 -1

22 La energética de la desintegración radioactiva
amu ? amu 1 amu =  MeV Cuál es la masa-energía del nivel metaestable del 137mBa? Hacer el cálculo a partir de los datos de los otros dos estados nucleares involucrados Que energía tienen los electrones de conversión emitidos? Que energía tienen los rayos X que siguen a la emisión de electrones de conversión? e) Que energía tendrían los electrones Auger?

23 La energética de la desintegración radioactiva
amu ? amu Cuál es la masa-energía del nivel excitado del 22Ne? Cuál es la energía máxima de los rayos + emitidos? Cuál es la energía máxima de los neutrinos emitidos siguiendo al proceso + ? Cuál es la energía de los neutrinos emitidos siguiendo a la captura electrónica? 1 amu =  MeV e) Cuál es la energía de los rayos X siguiendo a la captura electrónica? f) Puede haber electrones Auger?. Qué energía tendrían?