¿Alguna vez te has preguntado qué ocurre dentro de los átomos? La desintegración nuclear es un proceso interesante que nos permite explorar el mundo subatómico, donde un núcleo atómico experimenta transformaciones fascinantes. En este artículo, descubrirás un nuevo hallazgo valioso para los estudiosos del área.
Desintegración nuclear: un nuevo experimento
En esta desintegración, un núcleo inestable emite radiación y se transforma en uno o más núcleos de elementos distintos. Estos últimos tienen menor masa y mayor estabilidad energética que el núcleo original.
La diferencia clave entre un átomo estable y uno inestable radica en su núcleo. En el núcleo de un átomo inestable, sucede lo siguiente:
- Las fuerzas nucleares fuertes y electromagnéticas no están equilibradas.
- El átomo necesita cambiar su estructura para alcanzar una forma más estable con menos energía.
Para lograr esto, un átomo inestable utiliza un proceso cuántico llamado “efecto túnel”. Lo anterior le permite superar una barrera de energía aparentemente insuperable. A través de este proceso, el átomo puede liberar parte de su energía y alcanzar un estado más estable.
Es importante saber que un átomo inestable tiene a su disposición cuatro mecanismos diferentes de radiación para cambiar su estructura y volverse más estable:
- Alfa.
- Beta y beta inversa.
- Gamma.
Con base en lo anterior, la colaboración entre científicos de Corea, Francia y Estados Unidos ha llevado a observar una novedad en desintegración nuclear. En ella, el núcleo se divide en cuatro partículas. En este caso, los materiales radiactivos se descomponen con el tiempo, disminuyendo su energía. Durante este proceso, los núcleos de los elementos experimentan cambios nucleares que también alteran sus propiedades.
Para lograr lo anterior, los científicos han identificado un nuevo método de desintegración nuclear. En este proceso, el oxígeno-13, una forma más liviana de oxígeno con ocho protones y cinco neutrones, se desintegra y se divide en otras partículas.
Fue así como en este nuevo experimento, los científicos de la Universidad Texas A&M emplearon un acelerador de partículas denominado ciclotrón. El propósito era generar un haz de núcleos radiactivos a altas energías, aproximadamente al 10 % de la velocidad de la luz.
Desarrollo del experimento
Los científicos, una vez encontraron al núcleo radiactivo, dirigieron el haz del oxígeno-13, hacia un dispositivo llamado Cámara de Proyección de Tiempo de Objetivo Activo de Texas.
Dentro de este detector, que contiene gas de dióxido de carbono, el material se detiene. Tras casi diez milisegundos, experimenta una desintegración nuclear liberando:
- Tres pequeños núcleos de helio-4 (llamados partículas alfa).
- Neutrino, partícula muy pequeña que no tiene carga eléctrica.
- Positrón (un antielectrón por su carga positiva).
A continuación, se explica parte del procedimiento:
- Los científicos introdujeron oxígeno-13 en el detector, uno por uno, y observaron su desintegración nuclear.
- Midieron cualquier partícula que se liberara, posterior al proceso de desintegración beta, utilizando el TexAT TPC.
- Posteriormente, los investigadores analizaron los datos. Utilizaron un programa informático para identificar las marcas dejadas por las partículas en el gas.
Cuando los científicos estudiaron cómo los núcleos de oxígeno-13 se comportan en un gas, descubrieron algo sorprendente. En ciertas situaciones, estos núcleos optan por descomponerse para reducir su energía y volverse más estables. Lo asombroso es que esta descomposición es diferente a cualquier otra que hayan observado antes.
La desintegración puede resultar en la emisión de partículas adicionales para que el núcleo alcance un estado más estable. Esta observación es importante porque revela un nuevo y emocionante proceso en el mundo de la física de partículas.
Avances para la ciencia de este hallazgo
Este descubrimiento es significativo por dos razones principales:
- Contribuye a una mejor comprensión, por parte de los físicos, de los procesos nucleares involucrados en la descomposición radiactiva de los núcleos.
- Tiene el potencial de permitir, a los científicos de partículas, identificar las características de los núcleos previo a su descomposición.
Aunque todavía hay mucho trabajo por hacer, estos hallazgos impulsan la investigación en el campo de la física de partículas. Nos brindan una mayor comprensión de los fenómenos que influyen en las propiedades de la materia.
Por último, dicho estudio impulsa la colaboración a nivel internacional. Científicos de diferentes países colaboran en experimentos y proyectos relacionados con la desintegración nuclear. De modo que se fomenta la cooperación científica global y el intercambio de conocimientos, aspectos esenciales en un mundo interconectado.
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