Una pequeña Visión sobre la Radiactividad ☢️

La palabra Radiactividad suele causar diferentes emociones en los seres humanos, para algunos puede ser un tema interesante, innovador en las ciencias; para otros, causa miedo y aunque quieran conocer sobre él solo quieren hacerlo a nivel teórico y no de manera experimental. Hoy trataremos de conocer un poco sobre su origen, y a su vez dar un panorama sencillo de lo que engloba la palabra RADIACTIVIDAD.

Antes de comenzar con el tema central es propicio mencionar a Henri Becquerel, quien fue un físico francés y acreedor del Premio Nobel de Física en el año 1903. Este importante científico fue descubridor de un fenómeno que presentaban ciertas sustancias, las cuales emiten partículas de alta energía, a tal situación le dio el nombre de radiactividad.

Como ha ocurrido con muchos otros casos, el descubrimiento de este fenómeno fue netamente accidental. En realidad Henri Becquerel se encontraba realizando estudios sobre el fenómeno de fluorescencia, la cual trata de la propiedad que poseen ciertas sustancias en transformar la radiación ultravioleta que cae sobre ellas en luz visible. Resulta, que Becquerel tenía guardado en las gavetas de su escritorio una colección de diferentes minerales que serian utilizados para sus estudios, pero debido a otros asuntos urgentes, la colección permaneció sin tocar durante un largo periodo. Pero acontece, que en esas gavetas también se encontraban varias cajas de placas fotográficas sin abrir; un día Becquerel se propuso a abrir estas gavetas con la intención de sacar una fotografía. Al momento de revelar las placas le ocurrió una pequeña decepción ya que las mismas estaban veladas, como si se fuesen expuestas previamente a la luz. Al momento de revisar las demás cajas el científico observo que todas se encontraban en la misma situación, lo cual era algo difícil de comprender ya que todas las cajas se encontraban totalmente selladas y aparte de esto, estaban envueltas con un papel grueso de color negro. Ahora bien, ¿Qué pudo haber causado dicho accidente? ¿Será que algunos de los minerales que se encontraban allí guardados tendrían algo que ver con lo sucedido?.

El científico logro determinar el mineral responsable de lo ocurrido, se trataba de un mineral llamado uranio, el cual era un elemento químico comparativamente raro y muy poco utilizado para esa época. Sin embargo, la propiedad de un compuesto de uranio para velar placas fotográficas mediante una gruesa caja de cartón y una capa de papel negro, coloco a este elemento en una importante posición dentro de la física.

Entonces, estábamos en presencia de una radiación penetrante que podía pasar mediante las capas de materiales opacos ordinarios como si fueran hechas de vidrio transparente, se trata de un acontecimiento reconocido en el tiempo del descubrimiento de Becquerel. Sin embargo, un año antes de tal descubrimiento, el científico Wilheim Roentgen descubrió lo que hoy conocemos como Rayos X y que pueden penetrar con facilidad cartón, papel e incluso el cuerpo humano. Sin embargo, es oportuno resaltar que para producir rayos X es necesario utilizar un equipo de alta tensión; pero la radiación descubierta por Becquerel se comportaba de una manera más fluida y sin ninguna excitación externa por parte de aquel mineral que se encontraba en las gavetas de su escritorio, sin embargo ¿Qué originaba ese comportamiento?

Los primeros experimentos realizados al fenómeno que recién se descubría, se le denomino “radiactividad”, el cual llego a la conclusión que la emisión de las radiaciones misteriosas no se veía afectada en lo absoluto por las condiciones físicas o químicas. En consecuencia, las experiencias que se realizaron con estos elementos descartaron cualquier tipo de posibilidad de atribuirle a la radiactividad cualquier tipo de propiedades de dicho elemento, todo lo realizado condujo a los investigadores a establecer la siguiente conclusión “el fenómeno de la radiactividad es la propiedad intrínseca de los átomos de estos elementos peculiares y que su causa debe estar profundamente encerrada en el interior atómico”.

Como hemos mencionado, en la radiactividad existe competencia dentro de un núcleo en el cual se hacen presentes fuerzas de atracción nuclear y repulsión de la Ley de Coulomb lo cual nos conlleva a pensar que no todas las combinaciones de neutrones y protones presentes en el núcleo atómico pueden ser configuraciones estables; circunstancia que es totalmente acertada. Algunos de los elementos que podemos encontrar en la naturaleza no son estables, es decir, que se descomponen lentamente por emisión de ciertas radiaciones.

Tal situación, conllevo a Becquerel a estudiar la propiedad de la radiación que recientemente había descubierto, para ello preparo un sencillo experimento, en el mismo coloco una pequeña cantidad de uranio en un agujero profundo de un bloque realizado con plomo, esto con la intención de que un haz delgado de radiación surgiera de la hendidura. Por otra parte, posiciono un imán sobre el bloque, de tal manera que las líneas de campo magnético se encontraran perpendiculares a la dirección del haz emergente. Bajo estos parámetros se esperaba que el haz de luz se comportara de tres maneras:

1- Si la radiación emitida por el uranio se formara por ondas electromagnéticas cortas análogas a los rayos X, entonces no debería haber desviación.
2- Ahora, si la radiación emitida se encontrara formada por partículas eléctricas con movimiento rápido, entonces el haz de luz se comportaría:
a) Desviándose a la izquierda, en el caso de una carga negativa
b) Desviándose a la derecha, en el caso de una carga positiva.

Sin embargo, en el experimento realizado por Becquerel ocurrieron las tres cosas, el haz de luz se dividió en tres partes. Entonces, a la parte que se desvió hacia la derecha por la carga positiva se le denomino rayos alfa (α), un tiempo más tarde Rutherford demostró que se trataba de una corriente de átomos de helio doblemente ionizado, esto se trata de un flujo de núcleos de helio. Asimismo la parte que consistía de partículas con carga negativa, que son electrones ordinarios, se les llamo rayos beta (β), mientras que el haz que no se desvió a causa de la radiación electromagnética de onda corta que es análoga a los rayos X se le menciono como rayos gamma (γ).

Tiempo después que Becquerel realizara estos descubrimientos, la científica de origen polaca Marie Curie también se interesó por los hallazgos obtenidos por Becquerel y descubrió que existía un nuevo elemento cuya radiactividad era 400 veces mayor que el uranio y lo llamo polonio, y para Diciembre de 1898 ella junto a su esposo Piere Curie lograron llegar a una sustancia aun con mayor radiactividad que el polonio, a la cual le pusieron el nombre de radio. Ya para esta época se conocen aproximadamente unos 40 elementos radiactivos.

Ahora bien, la radiactividad observada por Becquerel en el elemento uranio y sus compuestos, era resultado de un efecto compuesto producto de un gran número de elementos radiactivos, incluso el radio y el uranio mismos. Por cierto, los estudios realizados por Soddy un físico británico y Rutherford, lograron demostrar que esa mezcla de sustancias contiene más de una docena de elementos individuales, a los que se les llamo como uranio X1 y uranio X2, ionio, emanación de radio, radio A, B, C, D, E y finalmente polonio (o radio F). Este proceso conocido radiactividad de los elementos pesados, fue formulado por Rutherford como…

Por consiguiente, esos procesos de transformaciones radiactivas se encuentran íntimamente ligados a energía liberada, es por ello, que los físicos nucleares acostumbran a usar una unidad en particular llamada electrón-voltio, la cual se define como la energía obtenida por una partícula que posee una carga elemental cuando ésta es acelerada por un campo eléctrico donde se encuentra una diferencia de potencial de un voltio. Ahora, cuando hablamos de carga eléctrica elemental no importa que se refiera a un electrón o un ion positivo o negativo con una sola carga.

Finalmente, de todo lo que hemos podido ver durante el desarrollo de este artículo se pueden establecer una serie de conclusiones, entre las cuales tenemos:

• Los procesos radiactivos naturales no pueden ser controlados por el hombre y la naturaleza; es decir, agentes como temperatura, presión u otros elementos físicos y químicos no poseen ningún tipo de control sobre ellos.
• Los átomos radiactivos no son indestructibles; solo se debe encontrar el medio que los pueda romper.
• Los núcleos atómicos, son estructuras que pueden emitir partículas alfa y beta.

Sánchez, E. (2005). Física. Caracas: Ediciones CO-BO.

Zemansky, S. (2009). Física Universitaria Volumen II. México: Pearson Educación.