Decaimiento Beta

Pensarán que al hablar del decaimiento "beta" nos hemos salido del tema principal del blog; sin embargo, queremos compartir con ustedes una experiencia de aprendizaje muy significativa, que también tiene que ver con física moderna.

Explorando en la web, nos encontramos con una simulación virtual del decaimiento beta; esta simulación fue elaborada por la universidad de Colorado, la pueden encontrar en el siguiente enlace:

decaimiento beta

La simulación se puede realizar con uno ó varios átomos, desde el hidrogeno-3, el carbono-14 o se puede personalizar.

Al hacer la simulación del decaimiento beta para el Hidrógeno-3 observamos que:

• Después del decaimiento, el Hidrógeno-3 se convierte en Helio-3
• Al decaer el hidrogeno-3 se libera (irradia)  un electrón y un antineutrino
• El numero atómico aumenta en el decaimiento, ya que de un sólo protón (que tiene el Hidrógeno) en el núcleo, aumenta a dos (número atómico del Helio)
• El número de masa (A) se mantiene igual; ya que el decaimiento va de Hidrógeno-3 a Helio-3; es decir, el numero de masa "3" es el mismo, antes y después del decaimiento

Algo importante de recalcar, es que, como expusimos en las observaciones anteriores, el átomo de hidrógeno-3  se convertirá en helio-3 ya que,  un "decaimiento"se caracteriza por un aumento en el número átomico en un factor de uno; así que, si observamos la tabla periódica de los elementos notaremos que el Helio prosede al Hidrógeno en el orden Z (número atómico), además son los únicos dos elementos que están en el primer nivel de energia.

Ahora bien, al realizar la simulación para el carbono-14 se observan las sigueintes similitudes, con respecto al decaimiento del hidrógeno-3:

• En el decaimiento del Carbono -14 siempre se observa la liberación (irradiación) de un electrón y un antineutrino.
• Al igual que con el Hidrogeno-3, para el decaimiento del carbono.14 el número de masa no cambia, ya que después del decaimiento se convierte en Nitrogeno-14 ( A=14 antes y despues)
• También, como sucede con el decaimiento del Hidrógeno-3, en el decaimiento del Carbono 14 el número átomico aumenta en "uno", por lo que se convierte en Nitrogeno, siguiendo siempre el orden Z, de la tabla periódica.

Algo importante de recalcar, es que el carbono 14 tarda más tiempo en decaer que el hidrogeno-3; esto debido a que el primero, tiene un núcleo más pesado.

Si ahora se realiza la simulación con multiples átomos de hidrogeno-3, se puede observar lo siguiente

• Los núcleos de Hidrógeno no decaen al mismo tiempo
• El decaimiento sigue un patrón específico ( exponencial)
• los electrones y antineutrinos, de cada átomo de hidrógeno producto del decaimiento, se dispersan en direcciones diferentes

Con esta simulación se puede comprobar que, como en efecto manda la teoría, el decaimiento sigue un patron exponencial. Esto es facil de determinar, ya que el simulador en la parte superior muestra una gráfica de los tiempos de decaimiento para cada uno de los 99 átomos  simulados.

Si por ejemplo, pausamos la simulación cada cinco años ( esto se indica en la parte superior de la pantalla) y anotamos el número de átomos de hidrógeno-3 remanentes despues de cada periodo de tiempo ( 5 años como tiempo estimado) observaremos que el decaimiento muestra un patron exponencial; es decir, en lenguaje netamente matemático, el decaimiento sigue la gráfica de una función exponencial.

Tiempo	Número remanente de átomos de H-3
0	99
5	75
10	51
15	37
20	30
25	20
30	15
35	11
40	10