Radiactividad Gamma

La radioactividad gamma está compuesta de rayos electromagnéticos. Se distingue de los rayos x solamente por el hecho de que provienen del núcleo. La mayoría de los rayos gamma son un poco más alto en energía que los rayos x, y por lo tanto son muy penetrantes. Es el tipo más útil de radiación para uso médico, pero al mismo tiempo es el más peligroso debido a su capacidad de penetrar en grandes espesores de material.

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Otros Procesos Radiactivos

Aunque los tipos mas comunes de desintegración radiactiva son la radiaciones alfa, beta, y gamma, ocurren otras variedades de radioactividad:

Captura de electrones: un núcleo padre puede capturar a uno de sus propios electrones y emitir un neutrino. Esto se produce en el decaimiento potasio-argón.

Positrón o decaimiento beta positivo: La emisión de positrones se llama decaimiento beta porque las características del decaimiento de electrones o positrones son similares. Ambos muestran un espectro de energía característico debido a la emisión de un neutrino o antineutrino.

La conversión interna es el uso de la energía electromagnética del núcleo para expulsar un electrón orbital del átomo.

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Captura de Electrones

La captura de electrones es una de las formas de radioactividad. Un núcleo padre puede capturar a uno de sus electrones orbitales y emitir un neutrino. Este es un proceso que compite con la emisión de positrones, y tiene el mismo efecto sobre el número atómico. Más comúnmente, se trata de un electrón de la capa K que es capturado, y por ello es referido como captura K. Un ejemplo típico es

74Be + 0-1e73Li + ν

En el rango medio de la tabla periódica, aquellos isótopos que son más ligeros que los isótopos más estables, tienden al decaimiento por captura de electrones, y los decaimientos más pesados, lo hacen por el decaimiento beta negativo. Un ejemplo de este patrón se ve con los isótopos de plata, que dan dos isótopos estables, más uno de menor masa que decae por captura de electrones, y uno de masa más pesada que decae por emisión beta.

Cobalto-57
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Conversión Interna

La conversión interna es otro proceso electromagnético que puede ocurrir en el núcleo y que compite con la emisión gamma. A veces, los campos eléctricos multipolares del núcleo, interactúan con los electrones orbitales, con energía suficiente para expulsarlos del átomo. Este proceso no es lo mismo que la emisión de un rayo gamma que golpea y extrae un electrón del átomo. Tampoco es lo mismo que el decaimiento beta, ya que el electrón emitido era previamente uno de los electrones orbitales, mientras que el electrón en la desintegración beta se produce por la desintegración de un neutrón.

Un ejemplo utilizado por Krane es el de 203Hg, que decae en 203Tl por emisión beta, dejando el 203Tl en un estado excitado electromagnéticamente. A continuación puede proseguir al estado fundamental, emitiendo un rayo gamma de 279,190 keV, o por conversión interna. En este caso, es más probable la conversión interna. Dado que el proceso de conversión interna, puede interactuar con cualquiera de los electrones orbitales, el resultado es un espectro de electrones de conversión interna, que se verán como superpuesto sobre el espectro de energía de los electrones de la emisión beta. El consumo energético de esta transición electromagnética, toma 279,190 keV, de modo que los electrones emitidos, tendrán esa energía menos su energía de unión en el átomo hijo 203Tl.

Emisión de electrones en el decaimiento Hg-203 a Tl-203, medido por A. H. Wapstra, et al., Physica 20, 169 (1954).

A una resolución mas alta, se puede resolver la conversión interna de electrones de las capas L, M y N. Z. Sujkowski, Ark. Fys. 20, 243 (1961).

A una resolución aún mayor, se pueden resolver las tres capas L. De C. J. Herrlander y R. L. Graham, Nucl. Phys. 58, 544 (1964).

La resolución de la detección de electrones es lo suficientemente buena, que se pueden usar tales espectros de conversión interna de electrones, para estudiar las energías de enlace de los electrones en los átomos pesados. En este caso la energía de los electrones medidos, se debe restar de la energía de transición indicada en la emisión gamma, de 279,190 keV.

Energías de enlace
para 203Tl
K
85,529 keV
LI
15,347 keV
LII
14,698 keV
LIII
12,657 keV
M
3,704 keV

Además de la información que proviene de los electrones de conversión interna sobre las energías de enlace de los electrones en el átomo hijo, las intensidades relativas de estos picos de electrones de conversión interna, puede dar información sobre el carácter multipolar eléctrico del núcleo.

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Referencia
Krane
Sec 10.6
 
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Descubrimiento de la Radioactividad

La radioactividad fué descubierta por A. H. Becquerel en 1896. La radiación fué clasificada por E. Rutherford, como rayos alfa, beta, y gamma, de acuerdo con su capacidad para penetrar la materia e ionizar el aire.

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