Los dos isótopos de uranio más comunes son el uranio 235, con una vida media de 700 millones de años y el U-238, con una vida media de 4.500 millones de años. Eso es mucho tiempo en comparación con algunos isótopos, que tienen vidas medias de años, días, segundos e incluso pequeñas fracciones de segundo, pero no es tan largo. Los isótopos radiactivos comunes en las rocas, como K-40 y Th-232, también tienen vidas medias del orden de miles de millones de años.
Más que eso, algunos isótopos, como Calcium-48, Rubidium-87 y Cadmium-116 tienen vidas medias del orden de 10 ^ 19 años, es decir, ¡mil millones de veces más que la edad estimada del universo!
¿Por qué esto es tan?
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Antes de explicarlo, debe tenerse en cuenta que la desintegración de los átomos es en realidad un fenómeno probabilístico, lo que significa que no hay una forma conocida de predecir cuándo se desintegrará un átomo en particular. Además de eso, la vida media no significa que exactamente la mitad de los átomos se hayan descompuesto después de ese intervalo, sino que cada átomo tiene un 50% de posibilidades de haberse descompuesto después. Para una gran cantidad de átomos, la Ley de grandes cantidades establece que aproximadamente la mitad habrá decaído después de la vida media. Entonces, lo que realmente significa la duración de la vida media es la probabilidad de que un átomo se descomponga después de un cierto intervalo de tiempo. Cuanto mayor sea la probabilidad de que un átomo de isótopo se descomponga, menor será su vida media.
Pero, ¿qué determina la probabilidad de que un átomo decaiga? Ahí es donde estamos de vuelta en la mecánica cuántica y la estructura del núcleo.
El núcleo está compuesto de protones y neutrones unidos por la fuerza nuclear fuerte. Podrías imaginar el potencial del núcleo como una media tubería de skate park en la que solo puedes “escapar” si vas lo suficientemente rápido, lo que significa “si tienes suficiente energía”. El núcleo se mantiene completo porque la energía de cada una de esas partículas que lo componen es menor que la energía que une las partículas, por lo que no pueden escapar de su media tubería …
o pueden ellos? Una de las consecuencias de la física cuántica es el túnel cuántico, es decir, la probabilidad de que las partículas subatómicas atraviesen una barrera potencial por la que no tienen suficiente energía. ¡Entonces existe la posibilidad de que una partícula del núcleo pueda escapar de él sin tener suficiente energía para ‘derrotar’ a la fuerza nuclear fuerte! Y debido a que los parámetros de ese túnel (como la profundidad y la amplitud del pozo potencial, la repulsión entre protones, el tamaño y la masa del núcleo) dependen en gran medida del átomo y el isótopo, cada uno tiene diferentes posibilidades de descomposición, que se reflejan en medios muy diferentes. vidas
Y, dado que ninguno de esos parámetros depende de condiciones externas (por ejemplo, temperatura, presión, campos magnéticos o eléctricos), los modos de desintegración que suceden puramente basados en procesos nucleares, de mecánica cuántica (como los que sufren los átomos de uranio-238 de desintegración alfa) una posibilidad de descomposición y, por lo tanto, una vida media que es prácticamente constante en todas las circunstancias. Sin embargo, se debe tener en cuenta que HAY modos de desintegración, como la captura de electrones k, que están influenciados por factores externos, que no son el caso de la desintegración alfa.
