Leis da radioatividade - O decaimento radioativo

 O decaimento radioativo 

A emissão de partículas do núcleo de um átomo instável, isto é, o decaimento radioativo, ocorre de acordo com algumas leis básicas, estabelecidas em 1903 por Ernest Rutherford e Frederick Soddy. 

São elas estabelecidas sobre os seguintes fatos:

1º Quando um átomo de determinado elemento químico emite uma partícula alfa(α), ou uma partícula beta(β), ele se transforma em um átomo de outro elemento químico. A radioatividade transforma um elemento em outro. 

2º Na radioatividade natural, a radiação gama(γ) nunca é emitida sozinha, mas sempre acompanhada da emissão alfa ou beta. 

3º A intensidade da emissão de partículas é proporcional à quantidade de elemento radioativo presente.

4º A fração de elemento radioativo que se desintegra num determinado intervalo de tempo é chamado de constante. 

Primeira lei da radioatividade - Lei de Soddy

Quando um átomo emite uma partícula alfa, seu número atômico (Z) diminui de 2 unidades e seu número de massa (A), diminui 4 unidades.

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                          

Segunda Lei da radioatividade - Lei de Fajans, Russel, Soddy 

Quando um átomo emite uma partícula beta, seu número atômico (Z), aumenta de 1 unidade e seu número de massa (A), permanece constante. 

Vale lembrar que na emissão beta ocorre a conservação da massa e da carga nuclear, do início ao fim do processo.

Hipótese de Fermi

Enrico Fermi, um físico italiano, lançou a seguinte hipótese para explicar a emissão de partículas beta(β) do núcleo de um átomo: 

* A partícula beta é emitida quando um nêutron instável se desintegra convertendo-se em um próton.

* O próton fica no núcleo e, como a massa do próton é praticamente igual à massa do nêutron, a massa total do átomo não se altera.

* A partícula beta(β) é expulsa do núcleo junto com a radiação gama(γ) e uma outra partícula denominada neutrino (ν) de carga elétrica igual a zero e massa desprezível.

 

A existência do neutrino (ν) foi prevista matematicamente antes da comprovação de sua existência real, por Wolfgang Pauli, para explicar a conservação de energia do sistema, quando ocorre a desintegração do nêutron (que fica no núcleo), um pósitron (partícula que possui massa igual á da partícula beta e carga positiva), um neutrino e radiação gama. 

Algumas observações importantes: 

1º A conservação de um próton em um nêutron e a consequente eliminação de pósitrons é característica de certos isótopos radioativos artificiais (Iremos abordar mais sobre radioatividade artificial mais a frente).

2º O pósitron é na verdade uma antipartícula beta, quando um pósitron e uma partícula beta se chocam, há extinção de matéria e liberação de energia na forma de radiação gama.

3º O pósitron é usado em uma partícula em uma importante técnica de diagnóstico por imagen conhecido como PET(tomografia por emissão de pósitrons).