¿Cuándo y cómo ocurre la desintegración radiactiva?

Answer 1

La desintegración radiactiva es una forma en que un átomo inestable alcanza un estado más estable. La decadencia está determinada por las reglas probabilísticas de la mecánica cuántica. Cuanto más inestable, mayor es la probabilidad de descomposición.
El fenómeno es probabilístico, pero la probabilidad de cada reacción de desintegración específica se puede medir con precisión. Hasta donde sabemos (la ciencia siempre está sujeta a nuevos descubrimientos), la probabilidad es constante en el tiempo y no está relacionada con la cantidad de átomos similares que se descomponen juntos. Esto ha llevado al concepto de “vida media”, que es el retraso después del cual la probabilidad de descomposición es del 50%. Después de una vida media, típicamente el 50% del material radiactivo habrá experimentado la desintegración (posiblemente se haya transformado en otros átomos inestables). Esto crea cadenas de descomposición, que finalmente conducen a átomos estables.
En la mayoría de los casos, los átomos son inestables porque la relación entre el número de protones y neutrones no es óptima. Demasiados protones o demasiados neutrones causarán la desintegración radiactiva, mientras que los átomos estables tendrán un buen equilibrio entre la cantidad de protones y la cantidad de neutrones.
Existen numerosas posibilidades sobre cómo ocurre la descomposición. Puede conducir a la fisión del átomo en átomos más pequeños, la emisión de neutrones u otras partículas.

Pero en resumen, es “un átomo inestable tiene una probabilidad fija de descomposición en otro átomo, para finalmente alcanzar un estado estable”. Tenga en cuenta que el “finalmente” puede ser muy corto: menos de un ns o muy largo: más de la edad del universo … La cadena de desintegración puede involucrar hasta 20 reacciones nucleares antes de alcanzar un estado estable.

Answer 2

Hay buenas razones para pensar que la desintegración radiactiva no es espontánea.

Si la desintegración radiactiva fuera necesariamente espontánea, eso significaría que cualquier evento de desintegración particular para un átomo particular debe haberse puesto en movimiento en el momento en que se formó el átomo. El telurio-128, en particular, tiene una vida media de más de 10,000 mil millones de años. Parece extraordinariamente improbable que ese tipo de retraso pueda codificarse en la estructura nativa de un átomo. Tenga en cuenta que, en una escala de tiempo de picosegundos, la variación en el tiempo de descomposición real de átomo a átomo puede variar en más de 43 órdenes de magnitud.

Es mucho más probable que la desintegración radiactiva sea provocada por eventos externos, en particular, fluctuaciones cuánticas:

El proceso de descomposición, como todas las transformaciones de energía obstaculizadas, puede ser analógico por un campo de nieve en una montaña. Si bien la fricción entre los cristales de hielo puede estar soportando el peso de la nieve, el sistema es inherentemente inestable con respecto a un estado de menor energía potencial. Una perturbación facilitaría el camino hacia un estado de mayor entropía: el sistema se moverá hacia el estado fundamental, produciendo calor, y la energía total se distribuirá en un mayor número de estados cuánticos, lo que provocará una avalancha. La energía total no cambia en este proceso, pero, debido a la segunda ley de la termodinámica, las avalanchas solo se han observado en una dirección y es hacia el “estado fundamental”, el estado con el mayor número de formas en que La energía podría ser distribuida.