A meia-vida de decaimento de um material radioativo pode ser alterada

A meia-vida de decaimento de um material radioativo pode ser alterada. O decaimento radioativo acontece quando um núcleo atômico instável muda espontaneamente para um estado de energia mais baixa e expele um pouco de radiação. Este processo muda o átomo para um elemento diferente ou um isótopo diferente. Como o decaimento radioativo é um evento espontâneo, você pode pensar que a meia-vida do processo de decaimento é completamente fixa e não pode ser alterada por influências externas. Contudo, esta afirmação não é totalmente verdadeira.

Em primeiro lugar, vale ressaltar que o tempo em que um átomo radioativo individual decai é completamente aleatório. É impossível prever quando um átomo radioativo individual irá decair. A meia-vida de um certo tipo de átomo não descreve a quantidade exata de tempo que cada átomo experimenta antes de decair. Em vez, a meia-vida descreve a quantidade média de tempo que leva para um grande grupo de quantidades atingir o ponto em que metade dos átomos decaiu.

A meia-vida de um material radioativo pode ser alterada usando efeitos de dilatação do tempo. De acordo com a relatividade, o próprio tempo pode ser retardado. Tudo o que experimenta o tempo pode, portanto, ter uma vida útil mais longa se o tempo for dilatado. Isso pode ser feito de duas maneiras. Viajar a uma velocidade próxima à velocidade da luz faz com que o tempo desacelere significativamente, em relação ao observador estacionário. Por exemplo, um número de átomos radioativos disparados através de um tubo em alta velocidade no laboratório terá sua meia-vida prolongada em relação ao laboratório por causa da dilatação do tempo. Este efeito foi verificado muitas vezes usando aceleradores de partículas. O tempo também pode ser dilatado pela aplicação de um campo gravitacional muito forte. Por exemplo, colocar um monte de átomos radioativos perto de um buraco negro também estenderá sua meia-vida em relação ao observador distante por causa da dilatação do tempo.

A meia-vida do decaimento radioativo também pode ser alterada alterando o estado dos elétrons ao redor do núcleo.. Em um tipo de decaimento radioativo chamado “captura eletrônica”, o núcleo absorve um dos elétrons do átomo e o combina com um próton para formar um nêutron e um neutrino. Quanto mais as funções de onda dos elétrons do átomo se sobrepõem ao núcleo, mais capaz o núcleo é de capturar um elétron. Assim sendo, a meia-vida de um modo de decaimento radioativo de captura de elétrons depende ligeiramente do estado em que os elétrons do átomo estão. Ao excitar ou deformar os elétrons do átomo em estados que se sobrepõem menos com o núcleo, a meia-vida pode ser reduzida. Como a ligação química entre os átomos envolve a deformação das funções de onda dos elétrons atômicos, a meia-vida radioativa de um átomo pode depender de como ele está ligado a outros átomos. Simplesmente mudando os átomos vizinhos que estão ligados a um isótopo radioativo, podemos mudar sua meia-vida. Contudo, a mudança na meia-vida realizada dessa maneira é tipicamente pequena. Por exemplo, um estudo realizado por B. Wang et al e publicado no European Physical Journal A foi capaz de medir que a meia-vida de captura de elétrons do berílio-7 foi feita 0.9% mais tempo cercando os átomos de berílio com átomos de paládio.

Além de alterar as ligações químicas, a meia-vida pode ser alterada simplesmente removendo elétrons do átomo. No limite extremo desta abordagem, todos os elétrons podem ser arrancados de um átomo radioativo. Para tal íon, não há mais elétrons disponíveis para capturar, e, portanto, a meia-vida do modo de decaimento radioativo de captura de elétrons torna-se infinita. Certos isótopos radioativos que só podem decair através do modo de captura de elétrons (como rubídio-83) pode ser feito para nunca decair arrancando todos os elétrons. Descobriu-se que outros tipos de decaimento radioativo, além da captura de elétrons, têm a meia-vida de decaimento dependente do estado dos elétrons circundantes., mas os efeitos são menores. A mudança na meia-vida devido à mudança do ambiente eletrônico é geralmente muito pequena, normalmente muito menos do que 1%.

por fim, a meia-vida de um material radioativo pode ser alterada bombardeando-o com radiação de alta energia. Isso não deveria ser uma surpresa, já que o decaimento radioativo é uma reação nuclear., e induzir outras reações nucleares ao mesmo tempo em que o decaimento pode interferir nela. Contudo, neste ponto, você realmente não tem decaimento radioativo autônomo. Em vez, você tem sopa de reação nuclear, então esta abordagem pode não contar como “mudando a meia-vida”.

Quando os livros de referência listam valores para a meia-vida de vários materiais, eles estão realmente listando a meia-vida do material quando seus átomos estão em repouso, no estado fundamental, e em uma configuração de ligação química particular. Observe que a maioria das mudanças na meia-vida de materiais radioativos são muito pequenas. além disso, grandes mudanças na meia-vida requerem estudos elaborados, caro, equipamento de alta energia (por exemplo. aceleradores de partículas, reatores nucleares, armadilhas de íons). Assim sendo, fora de laboratórios especializados, podemos dizer que, como uma boa aproximação, as meias-vidas de decaimento radioativo não mudam. Por exemplo, a datação por carbono e a datação radiométrica geológica são tão precisas porque as meias-vidas de decaimento na natureza são muito próximas da constante.

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