La desintegración radiactiva

¡La silla de Kim parece bastante tambaleante e inestable! ¡Y se acaba de romper! ¿Estás bien, Kim? Los objetos inestables tienden a romperse tarde o temprano. ¿Pero sabías que los átomos inestables también se pueden desintegrar? Tomemos como ejemplo este átomo de carbono. En su centro, tiene un núcleo que consta de seis protones y seis neutrones. Las fuerzas nucleares que unen los protones y neutrones están equilibradas, por lo que el núcleo del átomo no experimenta cambios.

Se trata de un núcleo estable. Un núcleo estable es como una silla muy resistente: ¡no se romperá fácilmente! Veamos ahora este átomo: tiene seis protones, por lo que es también un átomo de carbono. Pero en lugar de seis, tiene ocho neutrones en el núcleo, es decir, catorce partículas en total. Se trata de una variante, otro isótopo, del carbono llamado carbono-14.

El aumento en el número de neutrones provoca un desequilibrio de fuerzas dentro del núcleo que hace que éste sea inestable. Para lograr un estado equilibrado y estable, el átomo tiene que deshacerse del exceso de energía, por lo que se desintegra de manera natural. El núcleo de este átomo padre inestable cambia y produce un nuevo átomo hijo. A esta desintegración espontánea del núcleo atómico la conocemos como desintegración radiactiva. Por lo general, la desintegración radiactiva se produce de tres maneras.

El primer tipo de desintegración suele ocurrir en átomos de elementos pesados, que tienen muchos protones y neutrones. En este caso, el átomo padre libera una partícula formada por dos protones y dos neutrones: una partícula alfa. El átomo hijo resultante tiene dos protones menos y también dos neutrones menos que el átomo padre. ¡Es un átomo de un elemento diferente! Por ejemplo, cuando un átomo de uranio experimenta este tipo de desintegración, libera una partícula alfa y se convierte en torio, que tiene dos protones menos. Este tipo de desintegración radiactiva se denomina desintegración alfa.

Otro tipo de desintegración radiactiva ocurre en átomos que tienen demasiados neutrones o muy pocos, en comparación con los protones. En este caso, uno de los neutrones se puede convertir de repente en un protón o bien un protón en un neutrón. Al mismo tiempo, el átomo padre emite una partícula beta cargada de modo positivo o negativo. El número de protones del núcleo cambia, por lo que el átomo hijo vuelve a ser un átomo de un elemento diferente. El carbono-14 del que hablamos anteriormente es un ejemplo de un isótopo que experimenta este tipo de desintegración.

Cuando un átomo de carbono-14 se desintegra, uno de sus neutrones se transforma en un protón y el núcleo libera una partícula beta en forma de electrón. El átomo hijo tiene siete protones en lugar de seis: ¡es un átomo de nitrógeno! Este tipo de desintegración radiactiva se denomina desintegración beta. El tercer tipo suele ocurrir justo tras una desintegración alfa o beta, cuando queda un exceso de energía en el núcleo. Para lograr estabilidad, el átomo libera una explosión de energía concentrada llamada radiación gamma.

El átomo hijo es el mismo elemento que el átomo padre, pero tiene menos energía en el núcleo. A esto se le conoce como desintegración gamma. A veces, incluso después de una desintegración gamma, un átomo hijo puede seguir siendo inestable. En ese caso, continúa la desintegración radiactiva. El átomo hijo radiactivo se desintegra y genera un nuevo átomo hijo.

Y así una y otra vez hasta que el núcleo finalmente se estabiliza. Esta secuencia de desintegraciones radiactivas se denomina cadena o serie de desintegración. Por suerte para Kim, una silla no es radiactiva, sino que sólo se puede romper una vez, por lo que Kim ya no se volverá a caer.