DECADIMENTO RADIOATTIVO
Il decadimento radioattivo è un processo per cui un nucleo radioattivo di un elemento o radionuclide si trasforma nel nucleo di un elemento diverso o raggiunge uno stato energetico minore, emettendo radiazioni ionizzanti.
Si distinguono: d.r. alfa (a); d.r. beta (b) positivo o negativo; d.r. per cattura elettronica; d.r. gamma (g); d.r. per conversione interna. I d.r. a, b e g. danno origine a flussi di particelle noti, rispettivamente, come radiazioni (o raggi) a, b e g.
Decadimento alfa
Un nucleo di un elemento di numero atomico Z e di massa atomica (o peso atomico) A emette una particella alfa (a), corrispondente al nucleo dell'elio (due protoni p e due neutroni n), trasformandosi nel nucleo dell'elemento con numero atomico Z-2 e peso atomico A-4.
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decadimento a: un nucleo di radio si trasforma in rado emettendo un fotone e una particella alfa. |
Decadimento beta
Nel d.r. beta negativo (b-), un neutrone emette un elettrone e-, trasformandosi in un protone e facendo diventare il nucleo originario di numero atomico Z un nucleo dell'elemento di numero atomico Z+1; nel d.r. beta positivo (b+) si ha invece l'emissione di un positrone e+ (elettrone positivo) da parte di un protone, che diviene neutrone e trasforma il nucleo in uno dell'elemento di numero atomico Z-1; in entrambi i d.r. beta la massa atomica non cambia poichè la massa dell'elettrone è molto minore di quella del protone e del neutrone; elettroni e positroni provenienti da un nucleo per d.r. b± sono detti particelle beta (b).
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decadimento b negativo: un neutrone si traforma in protone emettendo un fotone, un elettrone e un neutrino (che contribuisce a conservare la quantità di moto). |
Decadimento per cattura elettronica
Avviene quando un nucleo cattura un elettrone di un livello energetico interno, facendo diminuire di 1 il numero atomico del nucleo stesso con l'emissione di un raggio X, a causa del riassestamento degli elettroni rimasti.
Decadimento gamma
E' associato ai d.r. a e b e avviene quando il nucleo si porta su un livello di energia inferiore grazie all'emissione di un fotone g (di energia tra 10 keV e 10 MeV, maggiore dei raggi X); il numero atomico e la massa atomica non variano.
Decadimento per conversione interna
Avviene quando un elettrone assorbe l'energia emessa dal nucleo e sfugge all'atomo; il numero atomico e la massa non cambiano.
La legge del decadimento radioattivo
Qualsiasi d.r. segue una legge che prevede una diminuzione esponenziale nel tempo del numero di nuclei non ancora decaduti, N (t), secondo la relazione
N (t) = N0 e-lt
dove N (t = 0) è il numero di nuclei iniziali e l è la costante di decadimento caratteristica di ogni elemento (indipendentemente dalla temperatura e dai legami chimici), e che rappresenta la propabilità di decadimento di un nucleo nell'unità di tempo; il suo inverso, t, viene detto vita media del nucleo. Il tempo occorrente perchè metà dei radionuclei decada, perchè cioè si abbia N(t) = N (t=0)/2 è detto tempo di dimezzamento o periodo di semitrasformazione.