¿Se puede cambiar la vida media de decaimiento de un material radiactivo?

La vida media de decaimiento de un material radiactivo se puede cambiar. La descomposición radiactiva ocurre cuando un núcleo atómico inestable cambia espontáneamente a un estado de menor energía y escupe un poco de radiación.. Este proceso cambia el átomo a un elemento diferente o un isótopo diferente. Dado que la desintegración radiactiva es un evento espontáneo, puede pensar que la vida media del proceso de descomposición es completamente fija y no puede ser alterada por influencias externas. sin embargo, esta afirmación no es completamente cierta.

Ante todo, vale la pena señalar que el tiempo en que un átomo radiactivo individual se desintegra es completamente aleatorio. Es imposible predecir cuándo se desintegrará un átomo radiactivo individual.. La vida media de cierto tipo de átomo no describe la cantidad exacta de tiempo que cada átomo experimenta antes de descomponerse.. Más bien, la vida media describe la cantidad de tiempo promedio que le toma a un gran grupo de cantidades alcanzar el punto donde la mitad de los átomos se han desintegrado.

La vida media de un material radiactivo se puede cambiar usando efectos de dilatación del tiempo. Según la relatividad, el tiempo mismo puede ralentizarse. Por lo tanto, todo lo que experimenta el tiempo puede tener una vida útil más larga si el tiempo se dilata.. Esto se puede hacer de dos formas. Viajar a una velocidad cercana a la de la luz hace que el tiempo se ralentice significativamente, en relación con el observador estacionario. Por ejemplo, una cantidad de átomos radiactivos disparados a través de un tubo a alta velocidad en el laboratorio tendrán su vida media alargada en relación con el laboratorio debido a la dilatación del tiempo. Este efecto ha sido verificado muchas veces utilizando aceleradores de partículas.. El tiempo también se puede dilatar aplicando un campo gravitatorio muy fuerte.. Por ejemplo, colocar un grupo de átomos radiactivos cerca de un agujero negro también extenderá su vida media en relación con el observador distante debido a la dilatación del tiempo.

La vida media de la desintegración radiactiva también se puede alterar cambiando el estado de los electrones que rodean el núcleo.. En un tipo de decaimiento radiactivo llamado “captura de electrones”, el núcleo absorbe uno de los electrones del átomo y lo combina con un protón para formar un neutrón y un neutrino. Cuanto más se superponen las funciones de onda de los electrones del átomo con el núcleo, cuanto más capaz es el núcleo de capturar un electrón. Por lo tanto, la vida media de un modo de decaimiento radiactivo de captura de electrones depende ligeramente del estado en que se encuentran los electrones del átomo. Al excitar o deformar los electrones del átomo en estados que se superponen menos con el núcleo, la vida media se puede reducir. Dado que el enlace químico entre los átomos implica la deformación de las funciones de onda de los electrones atómicos, la vida media radiactiva de un átomo puede depender de cómo se une a otros átomos. Simplemente cambiando los átomos vecinos que están unidos a un isótopo radiactivo, podemos cambiar su vida media. sin embargo, el cambio en la vida media logrado de esta manera es típicamente pequeño. Por ejemplo, un estudio realizado por B. Wang et al y publicado en el European Physical Journal A pudo medir que la vida media de captura de electrones del berilio-7 se hizo 0.9% más tiempo al rodear los átomos de berilio con átomos de paladio.

Además de alterar los enlaces químicos, la vida media se puede alterar simplemente eliminando electrones del átomo. En el límite extremo de este enfoque, todos los electrones pueden ser arrancados de un átomo radiactivo. Para tal ion, ya no hay electrones disponibles para capturar, y, por lo tanto, la vida media del modo de decaimiento radiactivo de captura de electrones se vuelve infinita. Ciertos isótopos radiactivos que solo pueden decaer a través del modo de captura de electrones (como rubidio-83) se puede hacer para que nunca se descomponga arrancando todos los electrones. También se ha descubierto que otros tipos de desintegración radiactiva además de la captura de electrones tienen una vida media de desintegración que depende del estado de los electrones circundantes., pero los efectos son menores. El cambio en la vida media debido al cambio del entorno de los electrones es generalmente muy pequeño., típicamente mucho menos que 1%.

Por último, la vida media de un material radiactivo se puede cambiar bombardeándolo con radiación de alta energía. Esto no debería ser una sorpresa ya que la descomposición radiactiva es una reacción nuclear., e inducir otras reacciones nucleares al mismo tiempo que la descomposición puede interferir con ella. sin embargo, en este punto, en realidad no tienes una desintegración radiactiva independiente. Más bien, tienes sopa de reacción nuclear, por lo que este enfoque puede no contar realmente como “cambiando la vida media”.

Cuando los libros de referencia enumeran valores para la vida media de varios materiales, realmente están enumerando la vida media del material cuando sus átomos están en reposo, en el estado fundamental, y en una configuración de enlace químico particular. Tenga en cuenta que la mayoría de los cambios en la vida media de los materiales radiactivos son muy pequeños.. además, grandes cambios a una vida media requieren elaborado, caro, equipo de alta energía (por ejemplo. aceleradores de partículas, reactores nucleares, trampas de iones). Por lo tanto, fuera de laboratorios especializados, podemos decir que, como buena aproximación, las vidas medias de desintegración radiactiva no cambian. Por ejemplo, La datación por carbono y la datación radiométrica geológica son tan precisas porque las vidas medias de descomposición en la naturaleza son casi constantes..

Crédito:https://wtamu.edu/~cbaird/sq/2015/04/27/can-the-decay-media-life-of-a-radioactive-material-be-changed/