La desintegración beta

Desintegración beta, emisión beta, decaimiento beta

La desintegración beta, emisión beta o decaimiento beta es un proceso mediante el cual un nucleón inestable (protón o neutrón) emite una partícula beta para optimizar la relación neutrones y protones del núcleo.

La partícula beta puede ser:

a)un electrón, escribiéndose β-,

o b) un positrón, β+.

En la emisión beta, varían el número de protones; en cambio el número de neutrones del núcleo resultante; pero, la suma de ambos (el número másico) permanece constante.

La diferencia fundamental entre un electrón o positrón y la partícula beta correspondiente, es su origen nuclear: la partícula beta no es un electrón ordinario arrancado de un orbital atómico.

Una reacción alternativa que hace que un núcleo con exceso de protones se vuelva más estable es la captura electrónica.

Reacciones nucleares
La desintegración beta se produce a causa de la interacción nuclear débil, que transforma un protón en un neutrón (desintegración β-) o viceversa (β+), creando un par leptón-antileptón, conservando los números bariónicos (inicialmente 1) y leptónico (inicialmente 0). Estas reacciones dieron lugar precisamente a que se propusiera la existencia del neutrino, debido a la aparente violación del principio de conservación de la energía.

Desintegración β-
Un neutrón da lugar a un protón, un electrón y un antineutrino electrónico.
Este proceso ocurre espontáneamente para neutrones libres, con un tiempo de vida media de 614,6 seg.

Desintegración β+
Un protón da lugar a un neutrón, un positrón y un neutrino electrónico.
Esta reacción no se produce en protones libres, pues implicaría una violación del principio de conservación de la energía, ya que la suma de las energías de los productos resultantes sería mayor que la del protón. Sin embargo, para protones ligados (los que forman parte de un núcleo), puede ocurrir que la diferencia de energías entre el núcleo final y el inicial sea suficiente para crear las partículas resultantes, en cuyo caso la reacción puede producirse.

El espectro de energía de la partícula beta
Al contrario que en la desintegración α o en la emisión γ, en el caso de la desintegración beta el espectro energético de las partículas beta detectadas es continuo.
Atendiendo al principio de conservación de la energía, la energía total de la partícula emitida en la desintegración beta debe ser igual a la diferencia de energías entre el núcleo original y el resultante. Lo cierto es que se detectan partículas beta de energías cinéticas comprendidas entre cero y la correspondiente precisamente a aquélla que tomara toda la energía disponible en la reacción. Aparentemente, hay una cierta cantidad de energía que desaparece en el proceso.
Para dar explicación a esta observación, Pauli propuso la existencia de una partícula sin carga que no estaba siendo detectada. Hoy en día sabemos que, aunque difícil de detectar, esta partícula existe. A la partícula emitida en el proceso β+ se la llamó neutrino y antineutrino a la correspondiente al proceso β-. Algunos intentos de medir la masa del neutrino han establecido para ésta, un límite superior de unos pocos eV.

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