Partícula beta
A radiação beta é uma forma de radiação ionizante emitida por certos tipos de núcleos radioativos. Como exemplo podem ser citados potássio-40, carbono-14, iodo-132, bário-126 entre outros. O decaimento beta é amplamente utilizado na medicina em fontes de braquiterapia para o tratamento de câncer e diagnósticos médicos.
Esta radiação ocorre na forma de partículas beta (
No decaimento
No decaimento
Devido à presença do neutrino, o átomo e a partícula beta normalmente não retrocedem em direções opostas. Essa observação é na verdade o que levou Wolfgang Pauli a postular a existência de neutrinos a fim de impedir a violação das leis de conservação de energia e momento linear. O decaimento beta é mediado pela força nuclear fraca.
Partículas beta em geral saem do átomo emissor com uma velocidade de 70 000 a 300 000 quilômetros por segundo (velocidade da luz) e têm um alcance aproximadamente 10 vezes maior do que o de partículas alfa, com uma força de ionização cerca de um décimo das partículas alfa. Elas são completamente paradas por 0,6 cm de alumínio[2]
O canhão de elétrons no tubo de televisão pode também ser considerado uma fonte de radiação beta, a qual é absorvida pelo fósforo que recobre a face interna do tubo para a emissão de luz visível.
Emissão Beta
[editar | editar código-fonte]A emissão beta , desintegração beta ou decaimento beta é o processo pelo qual um núcleo instável pode transformar-se em outro núcleo mediante a emissão de uma partícula beta. A partícula beta pode ser um elétron, escrevendo-se
Processo geral da desintegração
Processo geral da desintegração
Processo geral da captura eletrônica: um próton junto com um elétron formam um nêutron e um neutrino elétron.
Decaimento β +
[editar | editar código-fonte]No decaimento
e+
) e um neutrino do elétron (
e):
Decaimento β −
[editar | editar código-fonte]No decaimento
onde A e Z são o número de massa e número atômico
Outro exemplo é quando o nêutron livre decai pelo
No nível essencial (como descrito nos diagramas de Feynman à direita), isso é causado pela conversão da carga negativa do quark down para a carga positiva quark up por emissão de um Bóson W, posteriormente, decai em um elétron e um antineutrino do elétron:
o decaimento
História
[editar | editar código-fonte]Em 1914, James Chadwick foi o primeiro a observar experimentalmente, através de medidas realizadas com espectrômetros magnéticos, que os núcleos podiam emitir elétrons. Essas primeiras observações levaram a crer que os elétrons fossem, assim como os prótons, os constituintes do núcleo, o que mais tarde foi refutado com a descoberta do nêutron. Trata-se, a exemplo do decaimento alfa, de um processo de transição radioativa entre estados instáveis de alguns núcleos com a emissão de elétrons de alta energia, o qual foi denominado decaimento beta. A teoria inicial do decaimento beta tinha sérios problemas, pois não dava conta do espectro de energia observado experimentalmente e que não podia ser comportado por um único elétron.[3]
Em 1930, Wolfgang Pauli postulou a existência do neutrino, outra partícula que também era emitida no decaimento, sem carga e sem massa 4 e spin 1/2; a existência de uma partícula desprovida de massa, de carga nula e momento de spin 1/2 era necessária para a preservação dos princípios de conservação de energia e momento angular. Uma teoria mais precisa só foi proposta em 1934 por Enrico Fermi, na qual se chegou à conclusão de que se tratava de um novo tipo de interação, a interação fraca.
Anos mais tarde essa teoria foi aprimorada com os trabalhos de R. Feynman e M. Gell-Mann , sendo utilizado na descrição da interação de Fermi um tratamento relativístico coerente a partir da equação de Dirac. No interior do núcleo, o decaimento beta pode ser expresso pelas seguintes reações:
As equações mostram o decaimento beta positivo e negativo com a emissão de um pósitron e um neutrino ou a emissão de um elétron e um antineutrino, respectivamente.
As aplicações desse mecanismo de decaimento estão presentes em uma classe considerável de fenômenos, que se estendem da fisiologia humana, dentro da Medicina, até desenvolvimento de tecnologia espacial e industrial. Neste último caso, temos a utilização do Promécio, elemento químico de número atômico 61, que é encontrado à temperatura ambiente no estado sólido. Ele é utilizado como emissor de partículas beta na construção de medidores de espessura, dentro da metrologia de precisão, na construção de ponteiros e mostradores de relógio. Na indústria aeroespacial é utilizado para fabricação de microbaterias de longa duração e, possivelmente, como uma fonte portátil de raios-X e de calor em sondas espaciais e satélites artificiais.
Ver também
[editar | editar código-fonte]Referências
- ↑ http://www.grupoescolar.com/materia/radiacao_beta.html
- ↑ Livro "Química", de Tito Miragaia Peruzzo e Eduardo Leite do Canto, Volume Único. Página 191, Capítulo 17, Reações Nucleares.
- ↑ Souza, Marcos Antonio Matos Souza (2010). J. D. Dantas, ed. Fenomenologia nuclear: uma proposta conceitual para o ensíno médio. 1 1 ed. Florianópolis,SC,Brasil: [s.n.] 155 páginas