Departamento de Física Atómica,Departamento de Física Atómica, Molecular y NuclearMolecular y Nuclear

Facultad de Ciencias Físicas (U.C.M.)Facultad de Ciencias Físicas (U.C.M.)

QuarksNeutrónElectrón

MATERIA ~ 10-9 m ÁTOMO ~ 10-10 m NUCLEO ~ 10-14 m NUCLEÓN ~ 10-15 m

ProtónÁtomo

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.

Neutrones

Pro

ton

es

Tabla de IsótoposTabla de IsótoposTabla PeriódicaTabla Periódica

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.

¿ ?

Masa

GRAVITACIONAL

GravitónNeutrino

NUCLEAR DÉBIL

Bosón Z

Electrón

Electrón

ELECTROMAGNÉTICA

Fotón

Electrón Quark

NUCLEAR FUERTE

Gluón

Quark

Intensidad : 1Alcance : 1.5 · 10 –15 m

Intensidad : 10 –2 Alcance : Infinito

Intensidad : 10–13 - 10–13 Alcance : 2 · 10 –18 m

Intensidad : 10–38

Alcance : Infitnito

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.

Partícula Alfa

Partícula Beta menos(electrón)

Antineutrino

Partícula Beta más(positrón)

Neutrino

Rayo Gamma(Fotón)

A, Z A, Z-1

A, Z+1

A-4, Z-2A, Z

A, Z

A, Z A, Z

DE

SIN

TE

GR

AC

IÓN

AL

FA

DE

SIN

TE

GR

AC

IÓN

BE

TA

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ET

A M

ÁS

DE

SIN

TE

GR

AC

IÓN

GA

MM

A

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.

ALFA α

BETA β

GAMMA γ

NEUTRÓN

Papel Cobre HormigónPlomo

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, ...

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

Radón 40%

Tratamientos Médicos 17%

RayosCósmicos12%

RadiaciónGamma 15%

RadiaciónInterna 15%

Otros 1%

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

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

Principales Radionucleidos

Nucleo Símbolo Vida Media

Uranio-235 235U 7.04 x 108 años

Uranio-238 238U 4.47 x 109 años

Torio-232 232Th 1.41 x 1010 años

Radio-226 226Ra 1.60 x 103 años

Radón-222 222Rn 3.82 días

Potasio-40 40K 1.28 x 109 años

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

Radiactividad Natural en la Comida

Comida 40KpCi/kg

226RapCi/kg

Plátano 3,520 1

Nueces 5,600 1,000-7,000

Zanahorias 3,400 0.6-2

Patatas 3,400 1-2.5

Cerveza 390 ---

Carne Roja 3,000 0.5

Limón 4,640 2-5

Agua del Grifo --- 0-0.17

Radiactividad Natural en tu Cuerpo

NúcleoMasa Total del

Nucleo Dentro del Cuerpo

Actividad Total del Núcleo Dentro del

Cuerpo

Consumo Diario de Núcleos

Uranio 90 µg 30 pCi (1.1 Bq) 1.9 µg

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

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

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

MaterialUranio Torio Potasio

ppm

mBq/g (pCi/g)

ppm

mBq/g (pCi/g)

ppm

mBq/g (pCi/g)

Granito 4.7 63 (1.7) 2 8 (0.22) 4.0 1184 (32)

Arenisca0.45

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 Yeso13.7

186 (5.0)16.1

66 (1.78)0.02

5.9 (0.2)

Yeso Natural 1.1 15 (0.4) 1.8 7.4 (0.2) 0.5 148 (4)

Madera - - - -11.3

3330 (90)

Ladrillo de Arcilla 8.2 111 (3)10.8

44 (1.2) 2.3 666 (18)

Diagnóstico Radiológico (Rayos X)

Medicina Nuclear

Radioterapia

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.

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.

FotoelectrónFotón

Partícula Alfa

A-4, Z-2

A, Z

Trayectorias gruesas y rectilíneas

Partícula β-

Antineutrino

A, Z+1

A, Z

Trayectorias fina y erráticas

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