BECQUEREL ANTOINE, Descubridor de la Radiactividad

DESCUBRIDOR DEL FENÓMENO DE LA  RADIOACTIVIDAD DEL URANIO

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becquerel

Físico francés nacido en París en 1852 y fallecido en Le Croisic en 1908. Miembro de una familia de científicos que abarca cuatro generaciones: su abuelo, Antoine Cesar, su padre Alexander Edmond y sus hijos Jean y Paul. Completó sus estudios de su padre analizando los efectos de la luz infrarroja sobre substancias fluorescentes, como las sales de uranio.

En 1896, y tras estudiar la producción de rayos X por parte de las citadas sales , descubrió de modo accidental que el uranio emitía radiaciones propias y espontáneas, a las cuales luego les llamó radioactividad.

En 1900 halló que la radiación Beta está integrada por electrones y en 1901 que el radio se podía utilizar para destruir tumores , origen de la radioterapia. En 1903 por su descubrimiento de la radioactividad natural, compartió con el matrimonio Curie el premio Nobel de la Física.

RADIACTIVIDAD

La radiactividad es una propiedad de ciertos elementos químicos cuyos núcleos atómicos son inestables: con el tiempo, para cada núcleo llega un

 momento en que alcanza su estabilidad al producirse un cambio interno, llamado desintegración radiactiva, que implica un desprendimiento de energía conocido de forma general como "radiación". La energía que interviene es muy grande si se compara con la desprendida en las reacciones químicas en que pueden intervenir las mismas cantidades de materiales, y el mecanismo por el cual se libera esta energía es totalmente diferente.

La radiactividad fue descubierta en 1896 por el químico francés Becquerel durante sus estudios sobre la fluorescencia. Observó que una placa fotográfica no expuesta a la luz y envuelta en papel negro era impresionada como por la luz visible o ultravioleta (o por los rayos X recientemente descubiertos por Röntgen), cuando el paquete se ponía en contacto con compuestos del elemento pesado uranio. Dedujo (correctamente) que este elemento debía producir algún tipo de radiación la cual atravesaba el papel hasta alcanzar y afectar a la emulsión fotográfica. Un cuidadoso estudio emprendido por Becquerel y otros científicos, entre ellos los Curie, Joliot, Soddy, Rutherford, Chadvick y Geiger, reveló que cierto número de elementos químicos pesados (muchos de ellos no descubiertos antes a causa de su rareza) parecían ser interiormente inestables y daban a origen a radiaciones penetrantes. Con ello, esos mismos elementos se transformaban en otros diferentes, siguiendo caminos complicados, pero bien definidos, en busca de una estabilidad final. Este fenómeno totalmente distinto de cualquier otro estudiado hasta entonces, recibió el nombre de radiactividad, y el proceso de transformación fue llamado desintegración radiactiva.

EL ÁTOMO NUCLEAR

Se define el número atómico del elemento como la cantidad de protones que contiene el núcleo en uno de sus átomos.

La masa atómica es el peso comparado de un núcleo atómico. Su unidad es la u.m.a (unidad de masa atómica) que se define como la doceava parte del peso del carbono –12. Un elemento es él y no otro por su número atómico. Así, el uranio lo es porque tiene 92 protones; si no fuera así dejaría de ser uranio. Sin embargo, un mismo elemento puede tener átomos de distinto número de neutrones. A los núcleos que tienen igual número de protones y distinto el de neutrones se les denominas isótopos. La existencia de isótopos de un mismo elemento es una razón por la que los pesos atómicos expresados en las tablas químicas no son números enteros.

Una anotación aceptada para indicar el número y la masa atómica de un núcleo es colocando la masa atómica en la parte superior izquierda del símbolo del elemento, y el número atómico en la inferior izquierda.

El número que indica la masa atómica se representa por A mayúscula y el que indica el número atómico se representa por una Z mayúscula.

Únicamente ciertas combinaciones de Z y A forman núcleos estables: si hay demasiados neutrones, o demasiados pocos, el núcleo sufrirá más pronto o más tarde un cambio, una desintegración radiactiva, que la llevará a la estabilidad en uno o varios pasos. El grado de es inestabilidad se pone de manifiesto por la energía emitida en la desintegración, así como en la velocidad de ésta. Tal velocidad de desintegración se mide por la vida media o período de semidesintegración, que es el tiempo necesario para que el número de átomos inicialmente presente se reduzca a la mitad por desintegración. Los tiempos de semidesintegración varían desde fracciones de segundo hasta millones de años. La desintegración radiactiva puede tener lugar de varias maneras diferentes.

Desintegración Alfa

Un núcleo demasiado pesado para ser estable expulsa un grupo compacto (una partícula alfa), consistente en dos protones, y dos neutrones, que deja al núcleo con una A cuatro unidades menor y una Z dos unidades más bajas, es decir, dos pasos atrás en la tabla periódica. Estructuralmente una partícula alfa es idéntica a un núcleo de Helio – 4. la desintegración alfa es frecuente entre los elementos naturales más pesados (uranio, polonio, y radio, por ejemplo), pero no conduce directamente a núcleos estables: antes se producen isótopos intermedios que experimentan nuevas desintegraciones.

Las partículas alfa tienen una energía de hasta 5.000.000 de electrovoltios, pero son tan voluminosas que sólo pueden atravesar unos 25 mm de aire y se ven detenidas por una simple hoja de papel o por la parte más externa de la piel humana. Sin embargo, por esta misma razón produce serios daños en el interior del cuerpo humano cuando son emitidas por materiales alfa – activos absorbidos inadvertidamente como polvo transportado por el aire, o través de heridas contaminadas. Los emisores naturales de partículas alfa, como el radio, son de uso práctico limitado, ahora que se dispone libremente de gran variedad de radioisótopos artificiales. No obstante, el uranio y su subproducto artificial, el plutonio (otro emisor alfa), son ambos fisibles y, por lo tanto, de importancia primordial en la producción de energía nuclear.

Desintegración Beta

Es un núcleo con demasiados neutrones, uno de estos puede transformarse en un protón más un electrón, que es expulsado en el núcleo. El electrón emitido de esta forma recibe el nombre de partícula β. El núcleo queda con una carga positiva más, con su Z en una unidad más alta y, por lo tanto, un lugar más arriba en la tabla periódica. Las partículas β son capaces de penetrar varios metros de aire, unos cuantos centímetros de tejido corporal o varios mm de metal o de plástico (que proporcionan un apantallamiento adecuado). Puede producir serias quemaduras superficiales o importantes daños internos sobre todo si son emitidos dentro del cuerpo durante periodos de tiempo algo prolongados. La desintegración β es el tipo mas frecuente de desintegración radiactiva tanto entre los isótopos artificiales como entre productos radiactivos procedentes de la desintegración alfa. Algunos de los radioisótopos artificiales obtenidos en aceleradores de partículas o separados en los productos de fisión formados en reactores nucleares tienen pocos neutrones, en lugar de demasiados. Estos se desintegran emitiendo positrones (partículas como los electrones pero cargadas positivamente), que se neutralizan casi de inmediato con los electrones ordinarios para producir una "radiación de aniquilación", con las cualidades de los rayos gamma. Los isótopos que emiten positrones tienen aplicaciones en diagnosis médica.

Emisión de rayos gamma

Esta emisión tiene lugar siempre que la desintegración beta no ha disipado suficiente energía para dar completa estabilidad al núcleo. Muchos isótopos naturales y artificiales con actividad alfa y beta son también emisores de rayos gamma. Los rayos gamma son una radiación electromagnética como los rayos X. Su intensidad se reduce al pasar a través de la materia en un grado que dependerá de su propia energía y de la densidad física del material absorbente. Los rayos gamma no son detenidos como las partículas alfa o beta, ni existen materiales opacos a ellos, como en el caso de la luz. Pueden necesitarse entre 5 y 25 centímetros de plomo o hasta 3 m de hormigón para conseguir una protección adecuada contra los rayos gamma de alta energía. El exceso de radiación gamma externa puede causar graves daños internos al organismo humano, peor no puede inducir radioactividad en él, ni en ningún otro material.

Otras formas de desintegración radiactiva son la transformación interna, en al que una reorganización interior del núcleo da como resultado la emisión de rayos X, o la captura de electrones, en la que un núcleo con demasiados protones captura un electrón de una orbita interna del propio átomo, convirtiendo así un protón en un neutrón, con emisión de rayos X y descenso de un lugar en la tabla periódica los núcleos de uranio – 235 y del U – 238 (emisores de partículas alfa), se desintegran alguna que otra vez por fisión nuclear espontánea, produciendo cualquier par de una gama de posibles núcleos de fisión, además de neutrones libres.

El radioisótopo artificial californio – 252 se desintegra exclusivamente por fisión espontánea, proporcionando u8na fuente utilizable de neutrones. Unos pocos isótopos producto de fisión, en particular el yodo – 122, se desintegran con emisión retardada de neutrones poco después de haber sido formados y desempeñan un importante papel en el control de reactores.

La forma de desintegración, los tiempos de semidesintegración y las energías de emisión (energía máximas en el caso de partículas alfa y beta) son, en conjunto, características especificas que distinguen a un isótopo determinado y se pueden emplear para la identificación y medida de los propios emisores y, por tanto, de sus precursores, mediante la técnica de análisis por activación.

AMPLIACIÓN SOBRE BECQUEREL....

Antonio Enrique Becquerel nació en París, en 1852, y pertenecía a una familia de grandes científicos. Tanto su abuelo como su padre habían sido, sucesivamente, profesores de física en el Museo de Historia Natural de París. Cuando se decidió que Enrique debería seguir también una carrera científica, no podía suponerse que con sólo unas pocas semanas de trabajo, a principios de 1896, llegaría a descubrir la radiactividad. Este descubrimiento, junto con otros, provocó una revolución en la física, que ha tenido grandes consecuencias para el mundo moderno.

En 1878, cuando tenía 26 años, Enrique era ayudante en el Museo, donde llevó a cabo muchos experimentos, en colaboración con su padre, que por aquel tiempo había sido nombrado profesor de física. Parte de este trabajo le sirvió para conseguir 10 años después el grado de doctor.

Durante casi todo este tiempo, se dedicó a investigar la absorción de luz por cristales, los efectos del magnetismo sobre rayos luminosos y la fosforescencia de sulfuros y compuestos de uranio.

En el año 1895, Enrique Becquerel sucedió a su padre como profesor de física en el Museo: era también, al mismo tiempo, profesor de física en el Conservatorio de Artes y Oficios de París. Ya en esta fecha, se le consideraba un físico extraordinario; pero el descubrimiento que había de hacerlo famoso no se produjo hasta los meses de enero y febrero de 1896. Hasta entonces, Becquerel había proseguido sus experimentos sobre la fosforescencia; pero, en los primeros días de 1896, recibió la noticia de que Roentgen había descubierto que los rayos X excitaban fluorescencia en algunas sustancias. Becquerel decidió inmediatamente comprobar si las sustancias fosforescentes emitían rayos semejantes a los rayos X, colocando las sustancias sobre una placa fotográfica envuelta en papel negro opaco, y exponiendo el conjunto a la luz del sol.

Solamente cuando usaba sales de uranio pudo observar un velado en la placa; esto demostraba que sólo estas sales emitían radiaciones.
Fue entonces cuando Becquerel, casi por casualidad, llegó a la conclusión de que esas radiaciones eran de origen desconocido.

Debido a que el tiempo estaba nublado, Becquerel guardó todo su material en un cajón, en espera de que se presentara un día soleado. A título de comprobación, reveló la placa fotográfica guardada, y encontró que aparecía velada, a pesar de que la sal de uranio no podía haber sido excitada, ya que había estado varios días en la oscuridad. Para ver si el efecto dependía de que las sales de uranio hubieran estado anteriormente expuestas a la luz del sol, Becquerel preparó a continuación estas sales en la oscuridad. El resultado que consiguió fue el mismo; el velado no se debía a la fosforescencia.

En trabajo posterior, comprobó que aquellos rayos que acababa de descubrir podían atravesar placas metálicas, y que, con menor intensidad, velaban las placas fotográficas. También comprobó Becquerel que todas las sales de uranio, y el propio metal, emitían constantemente aquellos rayos invisibles. Había descubierto que el uranio es radiactivo. Ahora se sabe que Becquerel descubrió un tipo de radiactividad —la radiación beta—, que está constituida por electrones que a gran velocidad abandonan la posición normal en su órbita alrededor del núcleo en los átomos de uranio.

En unas seis semanas, Becquerel reunió suficientes pruebas, como para poder dar cuenta de su descubrimiento, de la radiactividad espontánea (o natural) a la Academia de Ciencias de París, lo que hizo en febrero de 1896. A partir de entonces, Pedro y María Curie comenzaron sus trabajos sobre los elementos radiactivos, en estrecha colaboración con Becquerel; en 1903, éste recibió un premio Nobel y Pedro y María Curie compartieron otro.

Actualmente, se cree que Becquerel descubrió la radiactividad casualmente, pero es más exacto decir que él estaba buscando algo tan parecido a ésta que, tarde o temprano, tenía que descubrirla. Fue un científico tan grande que rápidamente se dio cuenta de la importancia de sus hallazgos. Enrique Becquerel, después de realizar nuevos trabajos importantes sobre radiactividad, murió en Croissic, en Bretaña, en 1908; y siempre será recordado, utilizando las palabras de la concesión de su premio Nobel, en 1903, "por el descubrimiento de la radiactividad espontánea".

Teoría de la Desintegración Nuclear

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