Física Experimental IV Curso 2014 Clase 10 Página 1 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Desintegración radiactiva La radiactividad natural.

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1 Física Experimental IV Curso 2014 Clase 10 Página 1 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Desintegración radiactiva La radiactividad natural fue descubierta por H. Becquerel en Febrero de 1896. PN 1903 Trataba de determinar si la fluorescencia iba acompañada con rayos X. Los Curie trabajaron con un mineral (petchblenda) que contenía Uranio además de Bi, Ba y Pb. Predicen la existencia del Ra y el Po PN 1903 PN 1911 Rutherford en 1897 establece la existencia de dos tipos de radiaciones(  y  ) PN 1908 Soddy PN 1921 Paul Villard descubre los rayos  en 1900. PN 1903 " In recognition of the extraordinary services he has rendered by his discovery of spontaneous radioactivity" in recognition of the extraordinary services they have rendered by their joint researches on the radiation phenomena discovered by Professor Henri Becquerel Elster y Geitel determinan la ley de desintegración radiactiva en 1899. Marie Sklodowska Egon von Schweidler dedujo la ley haciendo consideraciones probabilísticas, la ley no es obtenible por causalidad.

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5 Física Experimental IV Curso 2014 Clase 10 Página 5 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP desintegración  Desintegración radiactiva E~ 2-10 MeV

6 Física Experimental IV Curso 2014 Clase 10 Página 6 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP 1)  - 2)  + 3) Captura Electrónica E~ 1-10 MeV Desintegración tipo 

7 Física Experimental IV Curso 2014 Clase 10 Página 7 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Desexcitación  Usualmente ocurre en conjunción con algún mecanismo de desintegración. Fisión Espontanea Núcleos pesados se dividen en dos núcleos más livianos y varios neutrones. E~ 1keV-5MeV Desintegración radiactiva

8 Física Experimental IV Curso 2014 Clase 10 Página 8 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Four types of radioactive decay 1) alpha (  ) decay - 4 He nucleus (2p + 2n) ejected 2) beta (  ) decay - change of nucleus charge, conserves mass 3) gamma (  ) decay - photon emission, no change in A or Z 4) spontaneous fission - for Z=92 and above, generates two smaller nuclei

9 Física Experimental IV Curso 2014 Clase 10 Página 9 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP - Un núcleo radiactivo padre decae a un núcleo hijo. - La probabilidad de que un núcleo se desintegre en la unidad de tiempo es  (units of s -1 ) -  La constante de desintegración no depende del tiempo. El tiempo medio de vida es  =1/ T 1/2 = 5730 años 5730 N0N0 Desintegración radiactiva

10 Física Experimental IV Curso 2014 Clase 10 Página 10 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP  -decay of 14 C used to date organic samples. 14 C  14 N + e – + e When organisms are alive, cosmic rays create 14 C in atmosphere to give constant 14 C/ 12 C ratio in CO 2 gas. 14 C / 12 C = 1.2×10 –12 in living organism When organisms die, 14 C is no longer absorbed and 14 C/ 12 C ratio decreases with time. Half-lifeT 1/2 of 14 C = 5730 yr. Measure age of material by finding 14 C activity per unit mass. –Effective for 1,000 to 25,000 years ago. Datación con 14 C

11 Física Experimental IV Curso 2014 Clase 10 Página 11 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Curva de correspondencia entre la edad real y la edad según el carbono-14, desde el 9.000 al 15.000 antes del presente, según mediciones en Cariaco. Se conocen, más o menos con exactitud, las variaciones habidas en los últimos 11.800 años gracias a la dendrocronología. Datación con 14 C

12 Física Experimental IV Curso 2014 Clase 10 Página 12 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Desintegración radiactiva Unidades de actividad son : 1 desint/s = 1 Bq (un Bequerel). Otra unidad más conveniente es el Curie, 3.7 x 10 10 desint./s = l Ci. Las fuentes que usamos en el laboratorio son del orden del μ Ci.

13 Física Experimental IV Curso 2014 Clase 10 Página 13 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Line of Stability N = Z Proton Number Z Neutron Number N 100 50 100 50 Last stable element Z = 83 (Bi) 3000 known nuclei, but only 266 stable ones! Z > 83 elements not stable! Tendency for N  Z, but N > Z for larger Z. (due to proton repulsion) Unusual stability for “magic numbers.” Z, N = 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 (analogous to electronic shells) Desintegración radiactiva

14 Física Experimental IV Curso 2014 Clase 10 Página 14 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Desintegración Radioactiva Los isótopos radiactivos decaen con el tiempo. T 1/2 = Half-life = Tiempo requerido para que la población se reduzca a la mitad Ejemplo, polonio-210 se desintegra por emisión  con un período de 138 días. 210 Po 206 Pb + 4 He 1 gramo of polonio-210 => 1/2 gramo después de 138 días. T 1/2 Tan corto como 4.0 x 10 -22 s. ( 7 B) Tan largo como 1.4 x 10 17 años ( 50 V) Es constante, no afectado por temperatura, presión o composición química. Constante de desintegración ( λ) Probabilidad de desintegración por unidad de tiempo. Inversamente proporcional a la vida media Desintegración radiactiva

15 Física Experimental IV Curso 2014 Clase 10 Página 15 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Mean lifetime  : tiempo medio de vida de los átomos. Asi que  es el probable tiempo de desintegración de un átomo. Desintegración radiactiva

16 Física Experimental IV Curso 2014 Clase 10 Página 16 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Desintegración radiactiva Geometría fija Tiempos de medida cortos comparados con la vida media  a medir. Observaciones espaciadas durante un tiempo largo comparados con .

17 Física Experimental IV Curso 2014 Clase 10 Página 17 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Desintegración radiactiva

18 Física Experimental IV Curso 2014 Clase 10 Página 18 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Desintegración radiactiva

19 Física Experimental IV Curso 2014 Clase 10 Página 19 Departamento de Física Fac. Ciencias Exactas - UNLP Desintegración radiactiva Geometría fija Tiempos de medida cortos comparados con la vida media  a medir. Observaciones espaciadas durante un tiempo largo comparados con . Espectro de “arena” natural (ZrSiO 4 ) después de activación por neutrones.

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