¿La desintegración radiactiva es realmente aleatoria?

Answer 1

Definir “exactamente lo mismo”.

Podríamos conocer la posición de los átomos con precisión arbitraria al realizar una medición clásica que los coloca en una posición propia, pero eso significaría que su momento clásico es indeterminado … por lo que no sabemos si son exactamente iguales o no. . O podríamos medir sus momentos, pero luego tenemos el mismo problema con la posición.

Pero supongamos que alguien prepara dos átomos que son “exactamente iguales”. ¿Pueden hacer eso? En realidad no … Eso violaría el principio de incertidumbre. Dados dos átomos que se sabe que son exactamente iguales, podríamos medir el momento de uno y la posición del otro con precisión arbitraria … pero como son exactamente iguales, tendrían el mismo momento y posición, así que tendríamos Conozca ambos, para ambos átomos, con precisión arbitraria.

En otras palabras … “exactamente lo mismo” contradice la física cuántica.

Dicho esto, si mágicamente tuviéramos conocimiento mágico del estado cuántico exacto de un átomo y su entorno, podríamos predecir exactamente cómo se descompone y cómo se registra esa descomposición con el entorno. No hay incertidumbres allí, la teoría cuántica es exacta. Pero la descripción del sistema no estaría en forma de observables clásicos. Entonces, en lugar de una desintegración bien definida, terminamos con una función de onda que describe (¡exactamente!) Un estado mixto de un átomo que tiene tanto desintegración como no.

Si luego realizamos una medición “clásica”, volveremos a donde comenzamos; nuestra ignorancia del estado cuántico exacto del aparato de medición resulta en incertidumbre.

Answer 2

Los bloques de construcción que constituyen un núcleo de neutrones y protones se unen por la fuerza nuclear fuerte, sin embargo, la fuerza electrostática entre los protones y la fuerza nuclear débil también está involucrada.

La interacción de las tres fuerzas brinda la oportunidad de que la energía pueda liberarse mediante la reorganización del núcleo, o bien la conversión de un tipo de partícula en otros.

En ciertos casos, las fluctuaciones de vacío cuánticas aleatorias se teorizan para promover la relajación a un estado de energía más bajo que podemos llamar decadencia .

Algunas partículas / grupos (como los núcleos de He ) pueden salir a través de un fenómeno conocido como túnel cuántico. La aleatoriedad está inherentemente vinculada a la espontaneidad.

Estos eventos varían en escalas temporales de 2.3 × 10−23 seg. (para hidrógeno-7) a

6.9 × 10 ^ 31 segundos (para telurio-128).

El proceso de descomposición se puede visualizar como una capa de nieve en grandes altitudes, mientras que 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 pequeña perturbación facilitaría el camino hacia un estado de mayor entropía;

El sistema nuclear puede moverse 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.

En el caso de un núcleo atómico excitado que se descompone por la radiación gamma en una emisión espontánea de radiación electromagnética, la perturbación arbitrariamente pequeña puede provenir de fluctuaciones cuánticas de vacío.

Por lo tanto, un núcleo radiactivo es crónicamente inestable y, por lo tanto, puede moverse espontáneamente a un sistema de menor nivel de energía . La transformación resultante altera la estructura del núcleo y da como resultado la emisión de un fotón o una partícula de alta velocidad que tiene masa (como un electrón, una partícula alfa, etc.)

para detalles ver:

https://en.wikipedia.org/wiki/Ra …

Answer 3

A lo mejor de mi conocimiento (y no soy un experto en esto) y de lo que aprendí: sí, la descomposición es verdaderamente aleatoria. La investigación de la desintegración radiactiva hasta ahora se basa en muestras radiactivas con millones de millones de átomos. No sé si alguien ha estado investigando una o dos muestras de átomos, pero tal vez esto podría ser un experimento interesante … Sin embargo, lo que aprendimos de estas muestras es que las muestras radiactivas se descomponen exponencialmente con una cierta semivida (el tiempo hasta la mitad del tiempo). muestra inicial decaída) y el proceso de descomposición es puramente estadístico. Todo lo que podemos decir es que la probabilidad de descomposición de un átomo individual sigue esta curva exponencialmente descendente.

Entonces, si está mirando dos átomos, uno de estos se descompondrá (seguramente) antes que el otro. La probabilidad de que los dos átomos se descompongan en el mismo punto en el tiempo es (tan buena como) cero.

Answer 4

Hasta donde sabemos, la probabilidad de que cada átomo decaiga es independiente y aleatoria. La descomposición de uno no afectará al otro. Ambos tienen la misma probabilidad de descomposición por unidad de tiempo, la constante de descomposición del nucleido. Es casi seguro que uno decaerá antes que el otro. No lo considero inexplicable; Es al azar.

Como un mal ejemplo, si tengo dos dados idénticos y lanzo uno con mi mano izquierda y otro con mi mano derecha, estarás de acuerdo en que la posibilidad de sacar un 4 es la misma para cada dado, 1/6. Si saco ambos varias veces, uno de ellos probablemente alcanzará un 4 antes que el otro. ¿Es eso inexplicable?

Answer 5

La corriente principal dice que es verdaderamente aleatorio. Sin embargo, la naturaleza sabe que, en exactamente una vida media, la mitad de los átomos deben desintegrarse (descomponerse). La corriente principal también dice que, a pesar de esto, no se puede pronosticar qué átomo se descompondrá a continuación.

Mi opinión sobre esto es que la desintegración probablemente se deba a las fuerzas internas que causan la desintegración y, si supiéramos todas las fuerzas internas, deberíamos poder predecir qué átomo se desintegrará a continuación, es decir, la radiactividad es determinista. Solo parece aleatorio porque no sabemos cuáles son las fuerzas involucradas.

En cuanto a 2 átomos exactamente iguales uno al lado del otro, las fuerzas entre los átomos eventualmente causarían que uno de ellos decaiga. Sin embargo, esto nunca se ha presenciado, por lo tanto, no puedo decir con certeza que eso sea lo que sucederá; pero mi lógica me dice que lo hará en una vida media.

El punto interesante es, una vez que uno de los átomos ha decaído, ¿qué pasará con el átomo restante? Mi lógica dice que o bien decaerá después de una vida media; decadencia después de un tiempo indeterminado; o no se descompone en absoluto porque no hay otros átomos que influyan en la descomposición.

Answer 6

Se llama un proceso estocástico.