¿Pueden los físicos explicar por qué la ‘vida media’ se aplica con gran previsibilidad a colecciones de átomos supuestamente idénticos?

Cada átomo es idéntico, y eso significa que todos tienen la posibilidad de descomponerse. Una probabilidad de aproximadamente el 50% en una vida media.

Es una naturaleza fundamental de la física cuántica que se comporta con casualidad, nada está absolutamente obligado a suceder. Una vez que avance un poco más en la Teoría del campo cuántico, eventualmente aprenderá sobre una determinada interpretación: se permiten todas las acciones posibles, por lo que solo puede dar una cierta oportunidad a cada resultado individual.

Por lo tanto, cada átomo tiene una cierta posibilidad de descomponerse en los próximos segundos, y también tiene la posibilidad de permanecer completamente igual. Dado que permanecer igual ofrece una posibilidad posterior de descomposición, pero la descomposición no permite la posibilidad de regresar, eventualmente la mayoría de los átomos se descompondrán, pero es una posibilidad.

Funciona porque la descomposición es un fenómeno probabilístico.

A modo de analogía: toma mil dados idénticos y tira todos. Elimine todos los que salieron “1” y vuelva a enrollar los restantes. Repita esto una y otra vez. El patrón resultante modelará aproximadamente la desintegración nuclear (donde los dados son átomos y tirar un “1” significa que ese átomo se ha desintegrado). En este caso, la “vida media” es de aproximadamente 3,8 rollos.

¿Por qué algunos de los dados aparecen “1” pronto, y otros no aparecen incluso después de 20 tiradas? ¿Eso implica que había algo “diferente” en los dados? No. Así es como funciona la probabilidad.

Cada átomo está formado por los mismos componentes, pero esos componentes no están en reposo. Los nucleones constituyentes están en movimiento continuo y continuamente “chocan” con las barreras energéticas que mantienen intacto el núcleo. Cada vez que lo hacen, la mecánica cuántica define una probabilidad exacta de que un nucleón o, más a menudo, una partícula alfa, “atraviese” la barrera de energía y escape. La vida media observada es el promedio de un número increíblemente grande de eventos, cada uno con una probabilidad muy precisa de suceder. Entonces, las estadísticas son como las describe: el promedio de una gran cantidad de eventos individuales, cada uno aleatorio pero con una probabilidad definida.