Desintegración beta
La desintegración beta modifica el equilibrio entre protones y neutrones del núcleo mediante la interacción débil. A diferencia de la desintegración alfa, el número másico puede permanecer constante mientras el número atómico cambia en una unidad. El electrón o positrón emitido se crea durante la desintegración: no era un electrón almacenado dentro del núcleo.
La beta menos transforma un neutrón en un protón
En una desintegración beta menos, un neutrón se transforma en un protón y se producen un electrón y un antineutrino electrónico. A escala nuclear, A permanece constante y Z aumenta en una unidad.
beta menos: neutrón → protón + electrón + antineutrino.
núcleo completo: (A, Z) → (A, Z + 1) + electrón + antineutrino.
En el proceso completo se conservan la carga, la energía, el momento lineal y el momento angular.
Beta más y captura electrónica
Otros procesos débiles desplazan el núcleo en la dirección opuesta. En la desintegración beta más, un protón se convierte en un neutrón mientras se producen un positrón y un neutrino electrónico, por lo que Z disminuye en uno. En la captura electrónica, el núcleo captura un electrón atómico y un protón se transforma en neutrón mientras se emite un neutrino. En ambos casos se modifica el equilibrio neutrón-protón.
El espectro continuo y el neutrino
Si la desintegración beta produjera únicamente un núcleo hijo y un electrón, una transición nuclear fija daría al electrón una energía casi fija. Los experimentos muestran, en cambio, un espectro continuo. La parte que falta la transporta el neutrino o antineutrino, y una pequeña cantidad corresponde al retroceso nuclear. Esta es una razón directa para incluir el neutrino en los balances de energía y momento.
Qué hacen las partículas beta en la materia
Las partículas beta son mucho más ligeras que las alfa y suelen recorrer distancias mayores en la materia, pero sus trayectorias se desvían con facilidad por los campos eléctricos de los núcleos atómicos y por las colisiones con electrones. Su penetración y pérdida de energía dependen de la energía y del material. Como con cualquier radiación, no deben mezclarse en una única idea vaga de «intensidad» la actividad, la energía de las partículas, la geometría y las condiciones de exposición.
Ejemplos resueltos
1. Hallar el núcleo hijo en beta menos
El carbono-14 tiene A = 14 y Z = 6. La beta menos mantiene A = 14 y eleva Z a 7: el producto es nitrógeno-14.
2. Distinguir una beta más
En una beta más, A no cambia y Z disminuye en uno. Un padre con A = 22 y Z = 11 produce por tanto un hijo con A = 22 y Z = 10.
3. Explicar el espectro
Dos electrones beta procedentes de transiciones nucleares idénticas pueden tener energías cinéticas distintas porque en cada suceso la energía disponible se reparte de manera diferente entre electrón, neutrino y retroceso.