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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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 1903PN 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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Desintegración radiactiva
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Desintegración radiactiva
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desintegración 241 237 495 93 2Am Np He
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E~ 2-10 MeV
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1) -
2) +
3) Captura Electrónica
3 31 2 eH He e
11 116 5 eC B e
E~ 1-10 MeV
LiBe 73
74
Desintegración tipo
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Desexcitación
Usualmente ocurre en conjunción con algún mecanismo de desintegración.
3 * 32 2He He
Fisión Espontanea
256 140 112100 54 46 4sfFm Xe Pd n
Núcleos pesados se dividen en dos núcleos más livianos y varios neutrones.
E~ 1keV-5MeV
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Four types of radioactive decay
1) alpha () decay - 4He nucleus (2p + 2n) ejected2) beta () decay - change of nucleus charge, conserves mass3) gamma () decay - photon emission, no change in A or Z4) spontaneous fission - for Z=92 and above, generates two smaller nuclei
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- 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/
0
100000
200000
300000
400000
500000
600000
700000
800000
900000
1000000
0 10000 20000 30000 40000 50000
Years
Nu
mb
er o
f 14
C a
tom
s
dNN
dt
0tN N e
T1/2 = 5730 años
5730
1/ 2 1/ 2 1/ 20 0 0 0/ 2 / 4 / 8t t tN N N N
N0
1/ 2
ln(2)
t
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-decay of 14C used to date organic samples.
14C 14N + e– + e
When organisms are alive, cosmic rays create 14C in atmosphere to give constant 14C/12C ratio in CO2 gas.
14C / 12C = 1.2×10–12 in living organism
When organisms die, 14C is no longer absorbed and 14C/12C ratio decreases with time.
Half-lifeT1/2 of 14C = 5730 yr.
Measure age of material by finding 14C activity per unit mass.
–Effective for 1,000 to 25,000 years ago.
Datación con 14C
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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 14C
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• Unidades de actividad son :
1 desint/s = 1 Bq (un Bequerel).
• Otra unidad más conveniente es el Curie,
3.7 x 1010 desint./s = l Ci.
Las fuentes que usamos en el laboratorio son del orden del μCi.
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Line of Stability
N = Z
Proton Number Z
Neu
tron
Num
ber
N
10050
100
50
Last stable elementZ = 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)
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Desintegración Radioactiva
Los isótopos radiactivos decaen con el tiempo.
T1/2 = 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.
210Po 206Pb + 4He
1 gramo of polonio-210 => 1/2 gramo después de 138 días.
• T1/2
• Tan corto como 4.0 x 10-22 s. (7B)
• Tan largo como 1.4 x 1017 años (50V)
• 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
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N
dNdt .
Ndt
dNtA )(
ttN
N
dtN
tdN
0
)(
0
)( teNtN 0)(
tt eAeNtA 00)( 2ln
21 T
Mean lifetime : tiempo medio de vida de los átomos.
11
)(1
0
0000
dteNtN
dtttNN
t
Asi que es el probable tiempo de desintegración de un átomo.
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AmplificadorDetector
HV
MCA
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Geometría fija
Tiempos de medida cortos comparados con la vida media a medir.
Observaciones espaciadas durante un tiempo largo comparados con .
0 50 100 150 200 250 300
0
20000
40000
60000
80000
100000
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Desintegración radiactiva
t
ttt
t
tt
t
dtetNdttNdttAtn0
' ')(')'(')'(~)(
)(~)( tNtn ctetNtn )(ln)(ln
ctettn )(ln
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Desintegración radiactiva
ctettn )(ln
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AmplificadorDetector
HV
MCA
Desintegración radiactiva
Geometría fija
Tiempos de medida cortos comparados con la vida media a medir.
Observaciones espaciadas durante un tiempo largo comparados con .
Hf18172
Ta18173
d4.42
keV615
keV482
keV136
%86 %14 keV346
0 500 10000
7000
14000
Espectro de “arena” natural (ZrSiO4) después de activación por neutrones.