Algunos brillan. El proceso es fascinante. Y a veces da miedo.
Los elementos radiactivos emiten varias “cosas” diferentes, y todas ellas resultan del núcleo de esos elementos …
- Fotones … estas no son partículas como se podría pensar de ellas. Son radiaciones electromagnéticas, exactamente como la luz que se ve con los ojos, pero de “color diferente”. Los humanos ven un arcoíris de colores del rojo al púrpura [así es como los sensores químicos en nuestros ojos los interpretan]. Los fotones rojos tienen una energía de aproximadamente 1 voltio de electrones, los verdes tienen aproximadamente 2 voltios de electrones y los de color morado oscuro tienen aproximadamente 3 voltios de electrones. Los vemos porque los fotones de estas energías desencadenan reacciones químicas en nuestros sensores ópticos que provocan que las señales lleguen a nuestros cerebros.
No hay nada dentro de un núcleo con una energía en algún lugar CERCA de este nivel. Las energías típicas varían desde cientos de voltios de electrones hasta más de 20 MILLONES de voltios de electrones, aunque la gran mayoría son de 9 millones o menos. Pero no podías ver nada de eso en tus ojos.
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Los fotones, por cierto, siempre viajan a la velocidad de la luz. Pero hay una “trampa”. La velocidad de la luz en el vacío es mayor que en la vecindad de la materia, ya que los campos electromagnéticos que la rodean distorsionan el espacio. El resultado es que, si un par de fotones se emiten al mismo tiempo desde el mismo lugar, y uno de ellos tiene que pasar cerca de mucha materia, mientras que el otro no, el que tiene que pasar a través de la materia llegar al mismo punto más tarde. La cantidad por la cual la luz se desacelera se conoce como la “constante dieléctrica” del material a través del cual pasó, y la desaceleración puede ser significativa, como, por ejemplo, con diamante o vidrio óptico o agua [del orden de 50 % de desaceleración], o relativamente menor, como en el aire [.03% de desaceleración].
- Neutrones, que son partículas sin carga. Normalmente, los neutrones son emitidos solo por los núcleos más pesados, y solo alrededor de 40 de los miles de núcleos posibles los emiten.
- Partículas cargadas, que consisten en partículas alfa [también conocidas como núcleos de helio], electrones [también conocidas como partículas beta], positrones [primos antimateria de los electrones] y otros fragmentos iónicos menos comunes. Todas estas partículas son más lentas que la velocidad de la luz EN UN VACIO, que es el “límite de velocidad del universo”, pero, dependiendo de su energía, algunas de estas partículas podrían ir más rápido que la velocidad LOCAL de la luz en cualquier medio Encontrarse ellos mismos.
Por lo tanto, por ejemplo, un electrón de alta energía podría encontrarse atravesando el agua donde la velocidad de la luz LOCAL era significativamente menor de lo que sería en el vacío, ¡y literalmente superaría a un fotón que viaja en la misma dirección cerca!
Cuando sucede algo como esto, la partícula cargada emite una “onda de choque” [OK, no es realmente una onda de choque real, pero la analogía está bien para fines de visualización.] La “onda de choque”, técnicamente conocida como “radiación de Cherenkov”, tiene componentes de tan baja energía que los humanos realmente podemos verlos … 2.5 a 3 electronvoltios. Nos parecen violetas a los humanos.
Debido a que la velocidad de la luz en el aire es tan cercana a la de un vacío, es raro tener radiación “verdadera” de Cherenkov desde el aire, ya que la partícula cargada que lo causa tiene que tener una cantidad estupenda de energía para exceder el 99.97% de la velocidad de la luz en el vacío para causarlo. Pero ciertamente, y es famoso, ocurre en las “piscinas” que a veces se usan para proteger los radioisótopos en los laboratorios, donde la constante dieléctrica es mucho mayor.
Además, la radiación de Cherenkov puede ser visible justo cuando una partícula cargada de alta energía deja un medio denso, como la roca. Por ejemplo, los rayos cósmicos que impactan la tierra desde todas las direcciones penetran en las rocas, y a veces transfieren su energía a los átomos de los núcleos dentro de esas rocas, lo que hace que se conviertan en partículas cargadas de alta velocidad, técnicamente conocidas como “secundarias de rayos cósmicos”. Pueden crear radiación Cherenkov, aunque la mayor parte se pierde dentro de las rocas. ¡Pero la radiación de Cherenkov que escapa desde el borde de la roca sigue siendo suficiente para mantener vivas a las plantas fotosintéticas [típicamente microorganismos] dentro de las cuevas! Siempre he pensado que este es un ejemplo fantástico de la vida al límite.
Hubo un trágico caso de radiación visible de Cherenkov en el horrible accidente de Goiânia, Brasil [en realidad, probablemente fue una combinación de múltiples fuentes de brillo]. Puede leer sobre esto en el accidente de Goiânia en Wikipedia, pero el resumen fue que una gran cantidad de Cesium-137 fue eliminada de un hospital desaparecido donde había sido utilizado para imágenes médicas, por recicladores poco sofisticados. El isótopo tenía la forma de un polvo que brillaba en la oscuridad, y se les permitió a los niños jugar con él antes de ser descubierto. Las autoridades no descubrieron el problema durante 13 días, después de lo cual ocurrió la limpieza más masiva en la historia de un radioisótopo médico.
Finalmente, hay otra forma de “ver” un “resplandor” en el que NO desea participar. Es el llamado “destello púrpura”. Un puñado de personas, el más famoso ingeniero llamado Cecil Kelley, se ha expuesto accidentalmente a grandes cantidades de radiación de neutrones como resultado de “excursiones” momentáneas de materiales fisibles a lo que se conoce como “regímenes de criticidad”, circunstancias en las que la fisión de reacción en cadena no controlada ha comenzado a ocurrir Se cree que los brillos observados en estos casos son el resultado de la interacción real entre la radiación penetrante y el nervio óptico humano, con la idea resultante de que cualquiera que vea el “destello púrpura” morirá. [En el caso de Kelley, murió, pero sus compañeros de trabajo que también vieron el flash desde la distancia no murieron.] Hay una buena revisión en Wikipedia sobre el accidente de Criticality.
Entonces, en resumen, la mejor manera de ver el flujo de la radiactividad es en una foto. Si eres una planta microscópica en una grieta en la tierra, es tu pan y mantequilla. Aparte de eso, tal vez mantente alejado.
