EL ISOTOPO RICO EN NEUTRONES EL ISOTOPO RICO EN NEUTRONES

9. EL ISOTOPO RICO EN NEUTRONES del helio,

del helio,88

2

2He, puede desintegrarse me-He, puede desintegrarse me-

diante cualquiera de dos procesos no diante cualquiera de dos procesos no usuales. En cada caso, el suceso inicial usuales. En cada caso, el suceso inicial es una emisión beta, formando el isótopo es una emisión beta, formando el isótopo del litio

del litio88

3

3Li. Si elLi. Si el8833Li se crea en un esta-Li se crea en un esta-

do muy excitado, rápidamente emite un do muy excitado, rápidamente emite un neutrón, dando lugar al producto esta- neutrón, dando lugar al producto esta- ble

ble77

3

3Li. El conjunto del proceso es unaLi. El conjunto del proceso es una

emisión consecutiva de una partícula emisión consecutiva de una partícula beta y de un neutrón. Si el

beta y de un neutrón. Si el88

3

3Li se crea enLi se crea en

sus estados excitados más bajos, tales sus estados excitados más bajos, tales estados se desintegran en el estado fun- estados se desintegran en el estado fun- damental por radiación gamma; luego el damental por radiación gamma; luego el estado fundamental se desintegra por estado fundamental se desintegra por emisión beta para dar un estado excita- emisión beta para dar un estado excita- do inestable del

do inestable del88

4

4Be. El núclido de beri-Be. El núclido de beri-

lio, a su vez, rápidamente emite una lio, a su vez, rápidamente emite una partícula alfa, o en otras palabras se partícula alfa, o en otras palabras se desdobla en dos núcleos de

desdobla en dos núcleos de4₄₂₂He, el isóto-He, el isóto-

po más común del helio. En el último po más común del helio. En el último camino la desintegración del isótopo del camino la desintegración del isótopo del litio

litio88

3

3Li puede describirse bien comoLi puede describirse bien como

una emisión consecutiva de una partí- una emisión consecutiva de una partí- cula beta y de una partícula alfa. cula beta y de una partícula alfa.

10. DESINTEGRACION de un núcleo de 10. DESINTEGRACION de un núcleo de helio 8. Se registra a la izquierda en una helio 8. Se registra a la izquierda en una emulsión fotográfica. Los mismos suce- emulsión fotográfica. Los mismos suce- sos se esquematizan a la derecha. El sos se esquematizan a la derecha. El núcleo

núcleo88

2

2He fue uno de los tres fragmen-He fue uno de los tres fragmen-

tos creados cuando un núcleo de carbo- tos creados cuando un núcleo de carbo- no de la emulsión capturó un mesón pi no de la emulsión capturó un mesón pi de baja energía. Los otros dos fragmen- de baja energía. Los otros dos fragmen- tos, un protón (

tos, un protón (

1 1 1

1H) y un núcleo de helioH) y un núcleo de helio

3

3 ((33

2

2He) se muestran abandonando elHe) se muestran abandonando el

campo de visión. El núcleo

campo de visión. El núcleo88

2

2He se movióHe se movió

sólo una corta distancia antes de parar- sólo una corta distancia antes de parar- se, y entonces sufrió dos desintegracio- se, y entonces sufrió dos desintegracio- nes beta sucesivas transformándose en nes beta sucesivas transformándose en

8 8 4

4Be, que se desdobló en dos núcleos deBe, que se desdobló en dos núcleos de

4 4 2

2He. Las trazas de los dos núcleos deHe. Las trazas de los dos núcleos de4422HeHe

van en direcciones opuestas porque el van en direcciones opuestas porque el núcleo de

núcleo de88

4

4Be estaba prácticamente enBe estaba prácticamente en

reposo cuando se desdobló. reposo cuando se desdobló.

res consecutivos de una partícula beta y de un protón este método resulta también demasiado lento. Los núcleos de21

12Mg fueron llevados al detector

por un chorro de helio. Los núcleos de neón del blanco estaban mezclados

con un gran volumen de helio gas a 1,5 atmósferas. Los núcleos producidos fueron rodeados por el helio y arras- trados a través de un tubo capilar a otra vasija que se vaciaba continua- mente mediante una bomba de alta

vel ocidad . Allí se dep osi tab an los núcleos de magnesio (y otros) en del- gadas láminas que se hacían avanzar varias veces cada segundo hacia el

detector. Los núcleos de21

12Mg no eran las úni-

12. TELESCOPIO NUCLEAR, que identifica los núclidos que 12. TELESCOPIO NUCLEAR, que identifica los núclidos que retroceden de un blanco de metal laminar colocado en el haz de retroceden de un blanco de metal laminar colocado en el haz de un acelerador midiendo algunas de las propiedades físicas de un acelerador midiendo algunas de las propiedades físicas de los núclidos. El telescopio consta de dos detectores semiconduc- los núclidos. El telescopio consta de dos detectores semiconduc- tores alineados de manera que los núcleos de retroceso puedan tores alineados de manera que los núcleos de retroceso puedan pasar a través de los dos sucesivamente. La cantidad de energía pasar a través de los dos sucesivamente. La cantidad de energía depositada por un núcleo en cada detector puede determinarse depositada por un núcleo en cada detector puede determinarse a partir del número de iones creados. El primer detector es a partir del número de iones creados. El primer detector es delgado y mide el ritmo a que el núcleo pierde energía al pasar delgado y mide el ritmo a que el núcleo pierde energía al pasar

a través de la materia; el segundo detector, que es más grueso, a través de la materia; el segundo detector, que es más grueso, detiene el núcleo y mide la energía que le queda. A partir de detiene el núcleo y mide la energía que le queda. A partir de estos datos puede determinarse una cantidad sin dimensiones estos datos puede determinarse una cantidad sin dimensiones llamada número de identificación de la partícula. Este es pro- llamada número de identificación de la partícula. Este es pro- porcional al producto del número másico y el cuadrado de la porcional al producto del número másico y el cuadrado de la carga nuclear. En un refinamiento de la misma técnica se mide carga nuclear. En un refinamiento de la misma técnica se mide el tiempo de vuelo del núcleo entre los dos detectores. Esto el tiempo de vuelo del núcleo entre los dos detectores. Esto determina la velocidad del núcleo que da un resultado indepen

determina la velocidad del núcleo que da un resultado indepen--

diente y más aproximado para su número másico. diente y más aproximado para su número másico. 11. LA DETECCION DEL HEL

11. LA DETECCION DEL HELIO 8 radica en las distintIO 8 radica en las distint as pro-as pro-

piedades químicas y físicas del helio que permiten separar el piedades químicas y físicas del helio que permiten separar el

8 8 2

2He de los otros muchos núclidos creados He de los otros muchos núclidos creados en las colisiones deen las colisiones de

partículas aceleradas con núcleos blanco. El blanco empleado partículas aceleradas con núcleos blanco. El blanco empleado es algodón que, para las reacciones nucleares que interesan es algodón que, para las reacciones nucleares que interesan aquí, puede considerarse que es carbono. Los núcleos de

aquí, puede considerarse que es carbono. Los núcleos de88

2 2HeHe

se difunden fuera de las fibras de algodón y son absorbidos se difunden fuera de las fibras de algodón y son absorbidos por una corriente de gas helio ordinario (

por una corriente de gas helio ordinario (44

2

2He). Los otros ele-He). Los otros ele-

mentos se condensan fuera de la corriente en dos sifones mentos se condensan fuera de la corriente en dos sifones criogénicos, capaces de ser atravesados por el helio a causa criogénicos, capaces de ser atravesados por el helio a causa de su punto de ebullición extremadamente bajo. El gas resi- de su punto de ebullición extremadamente bajo. El gas resi- dual fluye luego por un detector de centelleo de rayos beta dual fluye luego por un detector de centelleo de rayos beta hacia un tanque inmerso en un gran bloque de parafina. Los hacia un tanque inmerso en un gran bloque de parafina. Los neutrones provenientes de la desintegración del

neutrones provenientes de la desintegración del88

2

2He se frenanHe se frenan

en la parafina; pueden pues entrar en reacción con

en la parafina; pueden pues entrar en reacción con el boro deel boro de

los detectores de ionización. los detectores de ionización.

cas especies radiactivas que se forma- ban en esta reacción: en realidad eran una pequeña minoría. La mayoría de los núclidos se desintegraban por emi- sión + _{o }–_{, de manera que el detec-}

tor debía identificar un pequeño flujo de protones en un fondo intenso de electrones y positrones. En general, los detectores de partículas son dispo- sitivos sensibles a la ionización de los átomos provocada por el paso de una partícula cargada. Positrones, electro- nes y protones tienen todos una carga eléctrica, pero como el protón es mucho más pesado puede identificarse. Los protones pierden energía más rápida- mente a medida que atraviesan la materia; haciendo que las partículas emitidas pasen a través de dos detec- tores en serie, puede medirse el ritmo de pérdida de energía.

L

a desintegración de una muestra de magnesio 21 produce muchos protones, que pueden repartirse en grupos según sus energías. Cada uno de los grupos representa sucesos de desintegración a un nivel energético determinado en el núcleo hijo inter- medio,21

11Na. Se produce un grupo par-

ticularmente interesante de protones en una transición favorecida entre el núcleo padre y un nivel de energía en la especie hija que se llama el estado análogo del padre. El concepto de estado análogo se funda en la teoría de la independencia de la carga de las fuerzas nucleares. Esta teoría man- tiene que si las fuerzas electromagné- ticas pueden despreciarse, la interac- ción entre un protón y un protón, entre un protón y un neutrón y entre un neu- trón y un neutrón deben ser todas la misma. Por tanto, si dos núcleos tie- nen el mismo número de nucleones, y estos nucleones se hallan en el mismo estado de movimiento, entonces los dos núcleos deben ser idénticos, aun cuando sus nucleones se distribuyan diferentemente entre protones y neu- trones. En este caso, ambos núcleos tienen 21 nucleones, y la teoría de la independencia de la carga predice que tienen el mismo movimiento en el estado excitado favorecido del 21

12Na

que el que tiene en el estado funda- mental del21

12Mg. La realidad es que

las interacciones electromagnéticas no pueden despreciarse completa- mente y deben observarse pequeñas diferencias entre los estados de los núcleos. La importancia de las dife- rencias puede determinarse estu- diando el espectro de protones. Para el21

12Mg y para otros varios emisores

consecutivos de una partícula beta y de un protón se ha encontrado que las discrepancias son bastante pequeñas;

108 TEMAS9 1 10 102 103 104 105 7 3Li 8 3Li 9 3Li 7 4Be 9 4Be 10 4Be 11 4Be 12 4Be 8 5B 10 5B 11 3Li 11 5B 12 5B 13 5B 14 5B 15 5B 106C 11 6C N U M E R O D E D E T E C C I O N E S

NUMERO DE IDENTIFICACION DE LA PARTICULA

50 100 150 200 250 300

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