Las partículas beta se producen con carga negativa o positiva (β- o β+) y se sabe que son electrones o positrones, respectivamente, por lo que la descomposición beta representa la descomposición radiactiva, en la que se emite una partícula beta. La energía cinética de las partículas beta tiene un espectro continuo.
Decadencia beta menos
Si el número de neutrones de un núcleo es excesivo, un neutrón sufrirá la siguiente transformación: n –> p + β- + νe*, es decir, un neutrón se convertirá en un protón con la emisión de una partícula beta-menos (electrón) y un antineutrino. El antineutrino no tiene masa en reposo ni carga eléctrica y no interactúa fácilmente con la materia.
Para los isótopos que sufren la desintegración β-, cada núcleo emite un electrón y un antineutrino. El número de masa sigue siendo el mismo pero el número atómico aumenta en uno.
Hay numerosos ejemplos de emisores beta-menos en la naturaleza como el 14C, 40K, 3H, 60Co, etc. El ejemplo de importancia en radiología es la desintegración del cobalto-60: 60Co –> 60Ni + β- + ν*.
Desintegración beta plus
Si el número de neutrones de un núcleo es menor que el número de protones de un núcleo inestable, un protón sufrirá la siguiente transformación: p –> n + β+ + νe, es decir.es decir, un protón se convertirá en un neutrón con la emisión de un positrón (β+ o partícula beta plus) y un neutrino. Al igual que un antineutrino, un neutrino no tiene carga eléctrica ni masa en reposo.
En el caso de la desintegración β+, cada núcleo en desintegración emite un positrón y un neutrino, reduciendo su número atómico en uno, mientras que el número de masa se mantiene igual.
Un positrón no existe durante mucho tiempo en presencia de la materia. Entonces se combina con un electrón, con el que se aniquila. Las masas de ambas partículas se sustituyen entonces por la energía electromagnética que emite la aniquilación en forma de dos rayos gamma de 511 keV que se emiten en direcciones casi opuestas.
No existen emisores de positrones en la naturaleza. Se producen en las reacciones nucleares. Los emisores de positrones más importantes en medicina son el 11C, el 15O, el 18F, el 30P, etc.
Captura de electrones
La captura de electrones es concurrente a la desintegración beta plus (es decir, en núcleos con muy pocos neutrones). En lugar de la conversión de un protón en un neutrón con emisión de una partícula beta junto con un neutrino, el protón captura un electrón de la capa K: p + e –> n + ν.
La energía de las partículas beta emitidas es de unos 3 MeV, mientras que su velocidad corresponde aproximadamente a la de la luz.
Las partículas beta pueden penetrar en la materia. Pierden energía en las colisiones con los átomos. En realidad hay dos procesos implicados:
- una partícula beta transfiere una pequeña fracción de su energía al átomo golpeado
- una partícula beta es desviada de su trayectoria original por cada colisión y, dado que el cambio en la velocidad conduce a la emisión de radiación electromagnética, parte de la energía se pierde en forma de rayos X de baja energía (Bremsstrahlung).
Historia y etimología
Enrico Fermi teorizó por primera vez la desintegración beta en 1933. En ese año, de hecho, escribió su famosa obra: «Tentativa de una teoría de la emisión de los rayos beta»; en ella transformó la hipótesis cualitativa de Pauli en una teoría cuantitativa.
Ver también
- decadencia beta