Cuando hablamos de radiactividad, entonces estamos hablando de niveles de energía atómica dentro del núcleo.
El núcleo de un átomo contiene protones y neutrones. Los protones tienen una carga eléctrica positiva y, dejándolos solos, es muy probable que no se acerquen lo suficiente como para mantenerse unidos porque cargas eléctricas similares se repelen entre sí. Tanto los protones como los neutrones llevan la fuerza nuclear fuerte y, a muy corta distancia, la fuerza nuclear fuerte vencerá la repulsión electrostática. Como los neutrones llevan la fuerza nuclear fuerte pero, al no tener carga eléctrica, carecen de la repulsión electrostática, ayudan a mantener el núcleo unido sin aumentar las fuerzas que intentan separarlo.
A los átomos, como a mis hijos, les gusta estar en el estado de energía más bajo en todo momento. Tener muy pocos neutrones significa que hay un exceso de repulsión electrostática; tener demasiados neutrones significa que hay un exceso de la fuerza nuclear fuerte. Esta es la razón por la cual algunos átomos son radiactivos: si hay un desequilibrio entre estas fuerzas en el núcleo atómico, el átomo sufrirá una desintegración radiactiva para ayudar al átomo a alcanzar el estado de energía más bajo posible. Para hacer esto, los átomos emitirán radiación. La desintegración beta cambiará un neutrón en un protón o cambiará un protón en un neutrón; ambas formas ajustan el equilibrio entre la fuerza nuclear fuerte y la electrostática. Los átomos más pesados emitirán partículas alfa (núcleos de helio) en lugar de partículas beta (electrones o positrones); todos estos tienen el mismo impacto de mover el átomo hacia una configuración más estable.
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Después de la emisión alfa o beta, muchos átomos están en una nueva configuración que, aunque es estable con respecto al neutrón: equilibrio de protones, todavía tiene un exceso de energía (está en lo que se llama un estado excitado). Estos átomos se excitan emitiendo un fotón de alta energía: radiación gamma.
Entonces, la desintegración alfa, beta y gamma se originan en núcleos atómicos que tienen un exceso de energía: la emisión de radiación es la forma en que los núcleos eliminan este exceso de energía.
La otra forma es la radiación de rayos X: desde una perspectiva de seguridad radiológica, los rayos X provienen de los electrones que rodean un átomo. Si un electrón cae de un nivel de energía alto a uno más bajo, emitirá un fotón con una energía igual a esa caída. Si el cambio en los niveles de energía es lo suficientemente alto, la energía del fotón emitido estará en la región de los rayos X.
Otra forma de emisión de rayos X proviene de un fenómeno llamado “bremsstrahlung” – alemán para “radiación de frenado”. Cuando una partícula cargada encuentra un átomo, se verá afectada por la carga eléctrica negativa en la nube de electrones o por la carga eléctrica positiva de el núcleo: de cualquier manera, cambiará de dirección y emitirá radiación (como lo describe William muy bien). Esta radiación está en la región de rayos X del espectro de energía. De hecho, así es como se generan los rayos X en cualquier tubo de rayos X: los electrones de alta energía se disparan hacia un objetivo denso (tungsteno, por ejemplo) y cuando golpean, se emiten rayos X bremsstrahlung.
