ENTENDIENDO LA RADIACTIVIDAD. RADIACTIVIDAD NATURAL EN DIRECTO.
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ENTENDIENDO LA RADIACTIVIDAD.
RADIACTIVIDAD NATURAL EN DIRECTO.
QuarksNeutrónElectrón
(mil millonésima parte de 1 m)ÁTOMO ~ 10-10 m NUCLEO ~ 10-14 m NUCLEÓN ~ 10-15 m
ProtónÁtomo
La materia está formada por átomos y que se unen. Cada átomo está compuesto de un núcleo con carga positiva y unos electrones que orbitan a su alrededor. El núcleo, a su vez, está formado por protones (con carga positiva) y neutrones (neutros). Estos nucleones a su vez están formados por quarks.
¿DE QUÉ ESTÁN HECHAS LA COSAS QUE NOS RODEAN?
MATERIA ~ 10-9 m
N neutrones
Z p
roto
n es
Tabla de IsótoposTabla Periódica
En la Tabla Periódica encontramos los distintos núcleos de la naturaleza, son los elementos. Cada elemento queda determinado por el número de protones que hay en el núcleo. Pero el número de neutrones no es fijo para cada elemento, lo que da lugar a la Tabla de Isótopos. La mayoría de los isótopos son inestables y se transmutan mediante desintegraciones radiactivas.
ELEMENTOS QUÍMICOS -- ISÓTOPOS
Partícula Alfa
Partícula Beta menos(electrón)
Antineutrino
Partícula Beta más(positrón)
Neutrino
Rayo Gamma(Fotón)
Z, N Z-1, N+1
Z+1, N-1
Z-2, N-2 Z, N
Z, N
Z, N Z, N
DE
SIN
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AM
MA
La radiactividad es un fenómeno natural que consiste en la emisión de partículas y radiaciones por parte de muchos isótopos.
En la desintegración radiactiva se emiten partículas Alfa (núcleos de helio), Beta (electrones y positrones), Gamma (fotones), o incluso neutrones.
TIPOS DE RADIACTIVIDADALFA
BETA MENOS
GAMMA
BETA MÁS
ALFA
BETA
GAMMA
NEUTRÓN
Papel Cobre HormigónPlomo
Las distintas radiaciones tienen distinta capacidad de penetración en los medios materiales debido a las fuerzas que intervienen en el proceso de frenado de las partículas y propiedades de las mismas partículas como masa, carga, ...
¿QUÉ SON CAPACES DE ATRAVESAR LAS RADIACIONES?
La radiación natural a la que está expuesta la población proviene de:
• la desintegración de isótopos radiactivos de la corteza terrestre,
• de la radiación interna, es decir, de los isótopos radiactivos que forman parte de los seres vivos,
• la radiación cósmica.
Radón 40%
Tratamientos médicos 17%
Rayoscósmicos12%
Radiacióngamma 15%
Radiacióninterna 15%
Otros 1%
RADIACTIVIDAD NATURAL
Los elementos radiactivos naturales se encuentran distribuidos de forma bastante uniforme en las rocas y suelos de la corteza terrestre, la cual está constituida principalmente por basalto y granito.Principales isótopos radiactivos de la corteza terrestre
Núcleo Vida Media*Uranio-235 704 millones de añosUranio-238 4,470 millones de añosTorio-232 14,100 millones de años Radio-226 1,600 añosRadón-222 3.8 díasPotasio-40 1,280 millones de años
RADIACTIVIDAD EN LA CORTEZA TERRESTRE
* La vida media nos indica el tiempo que debe transcurrir para que el número de núcleos radiactivos se reduzca al 37% de los iniciales.
EL RADÓN EN NUESTRO ENTORNO
El radón es el gas inerte más pesado que existe en la naturaleza, se emana constantemente desde la superficie terrestre (cadena del uranio), y se desintegra a núcleos de metales pesados (acabando en plomo).
Al ser un gas es respirado por los seres vivos. Cuando este elemento queda atrapado en algún recinto su concentración puede aumentar considerablemente y causar daño.
La radiación interna proviene de las sustancias radiactivas naturales presentes en los alimentos, en el agua y en el aire, las cuales, al ser ingeridas o inhaladas, se absorben en los tejidos vivos.
Los principales isótopos radiactivos que contiene el cuerpo humano son el potasio-40, el carbono-14 y el tritio (hidrógeno-3).
Radiactividad natural en la comida
Comida Potasio-40Bq/kg*
Radio-226Bq/kg*
Plátano 130 0.04
Nueces 207 37-259Zanahorias 126 0.02-0.07
Patatas 126 0.04-0.9
Cerveza 14 ---
Carne Roja 111 0.02
Limón 172 0.07-0.19
Agua --- 0-0.006
RADIACTIVIDAD INTERNA
* El Bq (Becquerelio) indica una desintegración por segundo
Los rayos cósmicos vienen del espacio con gran energía y dan lugar en la atmósfera a una cascada de partículas de lo más variado.
Colocando detectores en globos sonda, aviones o en altas montañas, se han realizado muchos descubrimientos, como el de la partícula m (muón) y la antimateria (el positrón).
Pueden llegar a atravesar la tierra de lado a lado sin detenerse.
RAYOS CÓSMICOS
El uso de la radiactividad en el diagnóstico y el tratamiento de enfermedades es una herramienta básica en medicina. Con ella se realizan exploraciones del cerebro, los huesos y órganos internos, se trata el cáncer, se realizan estudios hormonales y análisis de sustancias que existen en nuestro organismo en cantidades ínfimas pero que son fundamentales para el metabolismo.
RADIACIONES EN MEDICINA
Radiodiagnóstico
RadiografíaFluoroscopia
Tomografía axial computerizada (TAC)Radiología intervencionista
Tomografía por emisión de positrones (PET)
Terapia
BraquiterapiaRadioterapia
Medicina nuclear y terapia metabólicaRadiocirugía
Nuestros sentidos no pueden detectar la radiactividad. Para ello los físicos diseñan y construyen dispositivos, son los
detectores de radiaciones o de partículas que permiten observarlas, medirlas o contarlas.
Uno de estos dispositivos más sencillos y a su vez más importantes en la historia de la física es la cámara de niebla.
Cámara de Niebla del IFIC
¿RADIACTIVIDAD EN DIRECTO?
Su funcionamiento se basa en un vapor de un líquido volátil, normalmente alcohol, que se encuentra a una temperatura ligeramente inferior a la de condensación, es decir, a esa temperatura debería ser líquido (vapor sobresaturado).
Al pasar la radiación, ésta perturba el vapor (lo ioniza), y se producen gotitas condensadas.
¿CÓMO FUNCIONA UNA CÁMARA DE NIEBLA?
Es lo mismo que ocurre cuando se forma el rastro de condensación de un avión supersónico a su paso por las capas altas de la troposfera…
Se han hecho grandes descubrimientos con lascámaras de niebla.
La antimateria (el positrón) fue descubierta por el físico norteamericano Carl Anderson en 1932 colocando una cámara de niebla dentro de un imán en un bombardero B-29 especialmente adaptado para poder ascender a 12000 m
LA ANTIMATERIA Y LA CÁMARA DE NIEBLA
CÓMO ES LA CÁMARA DE NIEBLA DEL IFIC
+35 oC
-35 oC
Es aquí donde se van a producir los rastros
Gra
dien
te d
e te
mpe
ratu
ra >
3.6
o C/c
m
Fotoelectrón o electrón ComptonFotón
¿QUÉ VAMOS A VER EN LA CÁMARA DE NIEBLA DEL IFIC?
Electrón del vapor
ElectrónFotón
Positrón
Efecto fotoeléctricoEfecto Compton
Producción de paresmateria-antimateria
En el efecto fotoeléctrico toda la energía del fotón se cede al electrón, mientras que en el efecto Compton solo parte de ella.
Trayectorias finas, tortuosas y más o menos largas, dependiendo de la energía de la radiación Gamma original y la inclinación
…fotoelectrones y electrones Compton
…producción de pares electrón-positrón
…partícula Beta(electrón o positrón)
Trayectorias finas, tortuosas y más o menos largas, dependiendo de la energía de la partícula Beta y la inclinación
Partícula Beta menos
Antineutrino
Z+1, N-1Z, N
Trayectorias muy gruesas y rectilíneas de hasta unos 6 cm (“GUSANOS”), dependiendo de la inclinación
Partícula Alfa
Z-2,N-2Z,N
…partícula Alfa de la cadena del radón
…doble Alfa en cascada de la cadena del radón
Doble GUSANO en forma de “V”
Partícula Alfa
Polonio-218Radón-222
Partícula AlfaPlomo-214
Una partícula Beta
…o como esta otra doble Alfa
Doble GUSANO en forma de “V”
…y también veremos protones
y muones procedentes de
los rayos cósmicos
protones
muones
…protón cósmico
Trayectorias gruesas, rectilíneas y largas o muy largas, dependiendo de la inclinación
Una partícula Alfa procedente de la cadena del radón
…otro protón cósmico
Una partícula Alfa procedente de la cadena del radón
Trayectorias gruesas, rectilíneas y largas o muy largas, dependiendo de la inclinación
…muón cósmico
Trayectorias delgadas, rectilíneas y largas o muy largas, dependiendo de la inclinación
Partículas Beta
m
e
…aunque más difícil de ver, un muón cósmico “radiactivo”,
transmutándose en un electrón
Trayectorias rectilíneas, largas y delgadas, menos intensa para el caso del electrón
Secuencia repetida de fotogramas desde que se produce hasta que desaparece
IMÁN
FUENTERADIACTIVA
Colocaremos una fuente radiactiva artificial de Estroncio-90 dentro de la cámara, y veremos lo que ocurre.
Podremos incluso distinguir la carga eléctrica de la radiación que emite situando un imán de neodimio cerca de la fuente radiactiva.
Y PARA TERMINAR…