La física nuclear y la radioactividad

El núcleo de un átomo es tan increíblemente pequeño que es difícil imaginar cómo es. Si quisieras construir algo a partir de núcleos atómicos lo bastante grandes como para percibirse a simple vista, se necesitaría tener un diámetro de diez mil millones de núcleos. Como mínimo. Aunque el núcleo atómico sea tan pequeño, tiene un gran poder. Éste se puede manifestar de varias formas, como en la desintegración radiactiva. Los núcleos atómicos que se descomponen por sí mismos se denominan radiactivos.

Cuando se desintegran, el núcleo cambia de repente. Las partículas nucleares pueden romperse o incluso dejar el núcleo. Cuando eso sucede, cambia el número de protones. Esto significa que después tenemos un núcleo atómico distinto: un elemento diferente. Asimismo, hay radiación procedente del núcleo cuando éste se descompone.

La radiación puede romper otros átomos y moléculas, así como alterar el equilibrio entre la cantidad de protones y electrones. Y cuando ya no existe la misma cantidad de electrones que de protones, la partícula se carga positiva o negativamente. Los átomos y las moléculas que están cargados eléctricamente se llaman iones. Por ese motivo, conocemos a este tipo de radiación como radiación ionizante. La radiación ionizante daña tejidos vivos, y también afecta a otros materiales.

Ya sabes que los átomos del mismo elemento siempre tienen el mismo número de protones… y electrones. Sin embargo, el número de neutrones puede variar. Átomos con el mismo número de protones, pero una cantidad distinta de neutrones, se denominan isótopos de un elemento. Veamos el carbón, un elemento presente en los lápices, entre otras cosas. Lo que llamamos mina en un lápiz es principalmente carbono. Casi todos los átomos de carbono de un lápiz tienen seis neutrones; seis protones y seis neutrones, que forman doce partículas en el núcleo.

Es por eso que este isótopo se conoce como carbono-12. Lo escribimos así. Luego, hay una pequeña fracción de átomos de carbono con un neutrón extra. Ese isótopo es el carbono-13 y se escribe así. Es común entre los elementos que algunos isótopos sean radiactivos, mientras que otros no.

Los isótopos que no se descomponen se llaman estables. Tanto el carbono 12 como el carbono 13 son estables, pero existen otros isótopos de carbono que son radiactivos. El más común es el carbono 14. Hay una pequeña cantidad de éste en cada organismo vivo. Lo inhalamos cuando respiramos, y las plantas lo absorben a través de la fotosíntesis.

No es peligroso, sino en realidad muy útil. Cuando un organismo muere, deja de absorber carbono 14. Y, como los átomos del carbono 14 se descomponen con el tiempo, la cantidad de carbono de ese isótopo disminuye lentamente. Por ello, podemos medir su cantidad en una pieza de madera, en la piel de un animal o en una momia, y calcular cuánto tiempo ha pasado desde que el material dejó de absorber carbono 14; es decir, desde que murió. Este método se llama datación por carbono 14.

Cuando estudiamos cómo está formado el núcleo de un átomo y cómo se comporta, tratamos de la física nuclear. Los fundamentos de la física nuclear se establecieron a principios del siglo XX. En los últimos cien años, científicos físicos y médicos han aprendido más sobre la física nuclear. Ésta nos ha ofrecido conocimientos y bastantes inventos nuevos. Algunos de ellos son muy buenos, como los aparatos para pruebas y tratamientos médicos, mientras que otros no lo son tanto, como las armas nucleares. Así, existen esas invenciones con las que podemos no estar de acuerdo, como la energía nuclear.

Esos núcleos atómicos tan diminutos pueden tratar el cáncer, suministrar electricidad y sembrar muerte y destrucción, entre otras cosas.