Radioatividade
A radioatividade é a transformação espontânea de um núcleo instável. É um fenómeno fundamentalmente probabilístico: nenhum relógio indica quando um núcleo específico vai decair, mas uma população grande apresenta um comportamento médio previsível, caracterizado por uma constante de decaimento e por uma meia-vida.
Três emissões comuns alteram os núcleos de maneiras diferentes
O decaimento alfa emite um núcleo de hélio-4 e reduz A em 4 e Z em 2. O decaimento beta menos transforma um neutrão num protão ao mesmo tempo que emite um eletrão e um antineutrino; A mantém-se e Z aumenta em 1. A emissão gama liberta o excesso de excitação nuclear sob a forma de um fotão sem alterar A nem Z.
A atividade conta decaimentos por unidade de tempo
A = λN
1 becquerel (Bq) = 1 decaimento por segundo.
A atividade depende tanto do número de núcleos instáveis presentes como da rapidez com que cada um pode decair. Não é o mesmo que a taxa de contagens de um detetor, a dose absorvida ou o efeito biológico.
As leis de conservação limitam cada decaimento
A carga elétrica, a energia total, o momento linear e o momento angular têm de ser conservados. No decaimento beta intervém também um neutrino ou antineutrino; sem ele, as energias medidas dos eletrões e os balanços de momento não seriam compatíveis com as leis de conservação.
Tipo de radiação e perigo são questões diferentes
Penetração, densidade de ionização, energia, via de exposição e distribuição biológica contribuem para o efeito. As partículas alfa são facilmente travadas fora do corpo, mas podem depositar energia de forma muito densa se um emissor alfa estiver no interior. Os fotões gama penetram mais, mas o perigo não pode ser ordenado apenas pelo nome da radiação.
É importante separar fonte, radiação e detetor. A atividade de uma fonte radioativa é determinada pelos seus núcleos. A radiação emitida pode ser absorvida ou dispersa antes de chegar ao detetor, e este regista apenas uma fração dos eventos. Assim, uma queda na taxa de contagens pode dever-se ao decaimento radioativo, a uma mudança de geometria, a blindagem adicional ou a efeitos do próprio detetor; a causa física deve ser identificada antes de interpretar o valor.
Exemplos resolvidos
1. Núcleo-filho após emissão alfa
No decaimento alfa do urânio-238 (²³⁸₉₂U), A passa a 234 e Z a 90: o núcleo-filho é tório-234.
2. Núcleo-filho após beta menos
No decaimento beta menos do carbono-14, A continua igual a 14 e Z aumenta de 6 para 7: forma-se azoto-14.
3. Atividade
Se λ = 2,0×10⁻⁵ s⁻¹ e N = 3,0×10⁸, então A = λN = 6,0×10³ Bq.