Transcript Departamento de Física Atómica, Molecular y Nuclear Facultad de Ciencias Físicas (U.C.M.)

Departamento de Física Atómica,
Molecular y Nuclear
Facultad de Ciencias Físicas (U.C.M.)
La materia está formada por átomos y moléculas que se unen para
formar los sólidos. Cada átomo está compuesto de un núcleo con
carga positiva y unos electrones que orbitan a su alrededor. El
núcleo, a su vez, está formado por protones (+) y neutrones, que se
denominan nucleones. Éstos nucleones están formados por quarks.
MATERIA ~ 10-9 m
Átomo
ÁTOMO ~ 10-10 m
Electrón
NUCLEO ~ 10-14 m NUCLEÓN ~ 10-15 m
Protón
Neutrón
Quarks
En la tabla periódica encontramos los distintos núcleos que
podemos encontrarnos en la naturaleza, son los elementos. Cada
elemento queda definido por el número de protones que hay en el
núcleo. Pero el número de neutrones no es fijo para cada elemento,
lo que da lugar a los isótopos, la mayoría de los cuales son
inestables y se transforman mediante desintegraciones radiactivas.
Tabla Periódica
Tabla de Isótopos
Neutrones
GRAVITACIONAL
Todos los procesos
que ocurren en la
naturaleza
pueden
ser
descritos
mediante las cuatro
interacciones
que
tienen lugar en la
naturaleza.
Los
físicos actualmente
están tratando de
encontrar una teoría
que sea capaz de
unificarlas.
NUCLEAR DÉBIL
?
¿
Masa
Gravitón
Intensidad : 10–38
Alcance : Infitnito
Bosón Z
Neutrino Electrón
Intensidad : 10–13 - 10–13
Alcance : 2 · 10 –18 m
ELECTROMAGNÉTICA
NUCLEAR FUERTE
Fotón
Electrón Electrón
Gluón
Quark Quark
Intensidad : 10 –2
Alcance : Infinito
Intensidad : 1
Alcance : 1.5 · 10 –15 m
Partícula Alfa
La radiactividad consiste en
la emisión de partículas y
radiaciones de parte de los
átomos
de
algunos
elementos. Son radiactivos
aquellos
elementos
que
tienen un número muy
elevado de protones y
neutrones. se transforman,
por emisión de partículas
alfa (núcleos de Helio), beta
(electrones),
gamma
(fotones),
en
otros
elementos
nuevos,
que
pueden ser o no, a su vez,
radiactivos.
A, Z
A-4, Z-2
Antineutrino
Partícula Beta menos
(electrón)
A, Z
A, Z+1
Neutrino
Partícula Beta más
(positrón)
A, Z
A, Z-1
Rayo Gamma
(Fotón)
A, Z
A, Z
Las distintas radiaciones tienen distinta capacidad de penetración en
los medios materiales debido a las interacciones que intervienen en
el proceso de frenado de las partículas y propiedades de las mismas
partículas como masa, carga, ...
ALFA α
BETA β
GAMMA γ
NEUTRÓN
Papel
Cobre
Plomo
Hormigón
La radiación natural a
la que está expuesta
la población proviene
de la desintegración
de
isótopos
radiactivos
en
la
corteza terrestre, de
la radiación cósmica
y de los isótopos
radiactivos
que
forman parte de los
seres vivos, también
llamada
radiación
interna
Rayos
Cósmicos
12%
Radón 40%
Radiación
Gamma 15%
Radiación
Interna 15%
Tratamientos
Médicos 17%
Los Rayos Cósmicos vienen
del espacio con gran energía
y dan lugar en la atmósfera a
una cascada de partículas de
los más variado. Pueden
llegar a atravesar la tierra de
lado a lado sin detenerse
Principales Radionucleidos
Los
elementos
radiactivos naturales
se
encuentran
distribuidos en forma
bastante uniforme en
las rocas y suelos de la
corteza terrestre, la
cual está constituida
principalmente
por
basalto y granito
Nucleo
Uranio-235
Símbolo
235U
Vida Media
7.04 x 108 años
Uranio-238
Torio-232
Radio-226
Radón-222
238U
222Rn
4.47 x 109 años
1.41 x 1010 años
1.60 x 103 años
3.82 días
Potasio-40
40K
1.28 x 109 años
232Th
226Ra
Radiactividad Natural en la Comida
La radiación interna
proviene
de
las
sustancias radiactivas
presentes
en
los
alimentos, en el agua
y en el aire, las cuales,
al ser ingeridas o
inhaladas,
se
absorben
en
los
tejidos
vivos.
Los
principales isótopos
radiactivos
que
contiene el cuerpo
humano
son
el
potasio-40,
el
carbono-14 y el tritio
40K
226Ra
pCi/kg
3,520
5,600
pCi/kg
1
1,000-7,000
Zanahorias
Patatas
Cerveza
3,400
3,400
390
0.6-2
1-2.5
---
Carne Roja
Limón
Agua del Grifo
3,000
4,640
---
0.5
2-5
0-0.17
Comida
Plátano
Nueces
Radiactividad Natural en tu Cuerpo
Masa Total del
Nucleo Dentro del
Cuerpo
90 µg
Actividad Total del
Núcleo Dentro del
Cuerpo
30 pCi (1.1 Bq)
Torio
30 µg
3 pCi (0.11 Bq)
3 µg
Potasio 40
17 mg
120 nCi (4.4 kBq)
0.39 mg
Radio
31 pg
30 pCi (1.1 Bq)
2.3 pg
Carbón 14
95 µg
0.4 µCi (15 kBq)
1.8 µg
Tritio
0.06 pg
0.6 nCi (23 Bq)
0.003 pg
Polonio
0.2 pg
1 nCi (37 Bq)
~0.6 µg
Núcleo
Uranio
Consumo Diario de
Núcleos
1.9 µg
El
radón
que
emana
continuamente
de
la
superficie
terrestre.
El
radón es un gas y por tanto
es respirado por los seres
vivos.
Cuando
este
elemento queda atrapado
en
algún
recinto
su
concentración
puede
aumentar
considerablemente y causar
daño en los seres vivos
Uranio
Material
La gran mayoría de
los materiales que el
hombre utiliza en la
construcción
de
casas
habitación
proceden
de
elementos
que
existen en la corteza
terrestre, los cuales
serán radiactivos en
mayor
o
menor
grado, dependiendo
de su naturaleza y
procedencia
Torio
Potasio
pp
m
mBq/g
(pCi/g)
pp
m
mBq/g
(pCi/g)
pp
m
mBq/g
(pCi/g)
Granito
4.7
63 (1.7)
2
8 (0.22)
4.0
1184 (32)
Arenisca
0.4
5
6 (0.2)
1.7
7 (0.19)
1.4
414 (11.2)
Cemento
3.4
46 (1.2)
5.1
21 (0.57)
0.8
237 (6.4)
Hormigón Calizo
2.3
31 (0.8)
2.1
8.5 (0.23)
0.3
89 (2.4)
Hormigón Arenisca
0.8
11 (0.3)
2.1
8.5 (0.23)
1.3
385 (10.4)
Dry wallboard
1.0
14 (0.4)
3
12 (0.32)
0.3
89 (2.4)
Derivados del Yeso
13.
7
186 (5.0)
16.
1
66 (1.78)
0.0
2
5.9 (0.2)
Yeso Natural
1.1
15 (0.4)
1.8
7.4 (0.2)
0.5
148 (4)
-
-
-
-
11.
3
3330 (90)
8.2
111 (3)
10.
8
44 (1.2)
2.3
666 (18)
Madera
Ladrillo de Arcilla
El uso de la radiación en el diagnóstico y el tratamiento de
enfermedades se ha convertido en una herramienta básica en
medicina. Con ella se ha podido realizar exploraciones del cerebro y
los huesos, tratar el cáncer y usar elementos radiactivos para dar
seguimiento a hormonas y otros compuestos químicos de los
organismos.
Diagnóstico
Radiológico (Rayos X)
Medicina Nuclear
Radioterapia
La cámara de niebla es
un dispositivo que nos
permite
detectar
partículas elementales
y otras radiaciones
ionizantes
como
partículas alfa, beta y
electrones resultantes
de
la
ionización
producida por rayos
gamma.
El
funcionamiento
consiste
en
la
condensación
de
alcohol en torno a iones
formados por el paso
de dichas partículas.
El efecto fotoeléctrico
consiste el la absorción
puntual de toda la energía
de un fotón. Este fotón
cede toda su energía a un
electrón cuyo recorrido
antes ser parado por el
medio es mucho menor,
dando
lugar
a
la
liberación
de
otros
electrones. Todo esto
provoca la generación de
gran cantidad de iones en
torno al punto inicial de
absorción,
pudiéndose
observar en la cámara de
niebla
cúmulos
de
condensación como los
que se observan en la
foto.
Fotón
Fotoelectrón
A, Z
Partícula Alfa
A-4, Z-2
Trayectorias gruesas y rectilíneas
A, Z
Antineutrino
Partícula βA, Z+1
Trayectorias fina y erráticas
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