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- Experimentalmente:

2 La energética de la desintegración radioactiva
es la máxima energía cinética que aparece en el continuo espectro Además Llamando a la energía observable del proceso Entonces: Si sumamos la masa de Z electrones atómicos a ambos miembros:

3 La energética de la desintegración radioactiva
De donde, despreciando la diferencia de energía de ligadura de los electrones atómicos: Así, para desintegración β- : Hay varios tipos de diagramas de niveles para ilustrar el esquema de desintegración de isótopos radioactivos.

4 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

5 Diagrama de niveles de energía para desintegración por β-
Diagrama masa atómica - energía 27,992 27,991 Escala de masa atómica en umas 2.865 MeV 27,990 27,989 27,988 27,987 1.782 MeV 27,986 27,985

6 Desintegración β+

7 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+ .

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

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

10 Captura Electrónica 0.86Mev Diagrama masa atómica - energía
Diagrama masa nuclear - energía Escala de energía para ambos diagramas, en Mev. Escala de masa atómica en umas 0.478 Mev 0.478 MeV 0.86Mev

11 Captura Electrónica 0.86Mev Diagrama masa atómica - energía
Diagrama masa nuclear - energía Escala de energía para ambos diagramas, en Mev. Escala de masa atómica en umas 0.478 Mev 0.478 MeV 0.86Mev

12 Desintegración β+ Determinado independientemente
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 isobaros.

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 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:

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

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

19 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.

20 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

21 Diferencia de masa neutrón - hidrógeno
Determinar la masa del neutron es fundamental para evaluar la energía de ligadura de los núcleos. Siendo neutro, no es posible hacer espectroscopía de masas. Su masa debe ser determinada a partir de la energética de las reacciones nucleares. Introducen reacciones medidas por Li (L27).

22 Umbral para reacciones con tritio
La más directa y acertada determinación de n - 1H es obtenida midiendo el Q de la reacción: En contraste con las reacciones discutidas previamente , esta reacción tiene un valor Q negativo. Recordemos que: La reacción no puede tener lugar si la energía cinética inicial (CM) es menor que un valor mínimo

23 Umbral para reacciones con tritio
T1 en la energía umbral medida en el Laboratorio.

24 Umbral para reacciones con tritio
Escala de energía en Mev.

25 Umbral para reacciones con tritio
El neutron es cerca de 2,5 m0 más pesado que el protón. Desintegración radiactiva del neutrón libre Un neutrón que evade la captura por un núcleo puede desintegrarse con emisión β-

26 Energía de ligadura del deuteron