Existen dos tipos principales de desintegración nuclear que pueden cambiar el tamaño y la composición de un núcleo, cada uno causado por diferentes fuerzas:
a) Descomposición beta : el tipo de descomposición más común en los elementos más ligeros. Se produce cuando un núcleo tiene una relación inestable de neutrones-protones (según el principio de exclusión de Pauli). Tiene dos variaciones, β- cambia un neutrón en un protón, y β + cambia un protón en un neutrón que emite partículas beta (leptones) en ambos casos. El número de partículas en el núcleo permanece igual, solo cambia la cantidad de protones protones. Muy similar a la desintegración beta es el proceso de captura de electrones , que absorbe uno de los electrones internos del átomo y transforma uno de sus protones en un neutrón.
b) Emisión : causada por la fuerza fuerte y la repulsión electrostática de protones en el núcleo, y tiene varios subtipos múltiples:
- Desintegración alfa : el tipo más común de desintegración emisiva, causada por la repulsión de protones, expulsa una partícula alfa que consta de dos neutrones y dos protones del núcleo, disminuyendo su masa atómica.
- Fisión espontánea : fragmentos enteros del núcleo en dos núcleos hijos más pequeños (a menudo también emiten neutrones). Causado por la repulsión de protones
- Deterioro de neutrones y protones : generalmente ocurre en elementos muy ligeros, es causado por efectos repulsivos de la fuerza nuclear a distancias demasiado cortas (normalmente, la fuerza nuclear es atractiva)
La razón por la cual los núcleos más pesados son más inestables radica en la repulsión electrostática de protones, que es más fuerte que la fuerza nuclear a distancias más largas. La fuerza nuclear, que une protones y neutrones a otros protones o neutrones en el núcleo, es significativa solo en distancias muy cortas, y se vuelve imperceptible a ~ 2.5 fm (femtómetros).
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Sin embargo, muchos núcleos atómicos son mucho más grandes que 2.5 fm de diámetro; El núcleo de uranio-238 tiene un tamaño de alrededor de 15 fm , y cada protón o neutrón solo interactúa con algunos otros que están más cerca de él. Para reducir la fuerza repulsiva entre protones, debe tener muchos más neutrones que protones (92 protones, 146 neutrones), lo que aumenta el valor neto de la fuerza de unión nuclear y las distancias (y, por lo tanto, reduce las fuerzas repulsivas) entre los protones.
Cuando se trata de elementos superpesados, el tipo más común de descomposición es definitivamente la descomposición alfa o la fisión espontánea. Hay dos fuerzas principales que gobiernan qué tan resistentes serán los núcleos contra esos tipos de desintegración, esas son la fuerza fuerte y la fuerza electrostática, la diferencia entre ellas da una energía de unión. La energía de unión de todos los núcleos más pesados que el plomo 207 es inferior a 7,87 MeV por nucleón, lo que los hace inherentemente inestables.
La desintegración beta ocurre comúnmente en isótopos de elementos muy ligeros y no se basa en la masa de un núcleo , pero la desintegración alfa solo es posible para los elementos muy pesados.
