Decaimento radiotivo

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Unidade 3

Radioatividade
• Decaimento Radioativo • Decaimentos Alfa, Beta, e Gama • Nuclídeos Radioativos • Datação Radioativa 14C • Medidas de Dose de Radiação • Modelos Nucleares
Marie e Pierre Curie Marie Curie (1867 – 1934) e seu marido Pierre (1859 – 1906) descobriram o Polônio e o Rádio em 1898. Ambos ganharam o Prêmio Nobel de Física em 1903, junto com Henri Becquerel e em 1911, MarieCurie ganhou o Prêmio Nobel em Química.
Márcia Russman Gallas (FIS01184)

Decaimento Radioativo
• O decaimento mais simples é a emissão de raios gama, que representam uma transição nuclear de um estado excitado para um estado de mais baixa energia. Outros modos de decaimento: emissão de partículas alfa, beta, prótons e nêutrons. Quando um núcleo radioativo emite espontâneamente uma partículatransforma-se em um nuclídeo diferente.
Márcia Russman Gallas (FIS01184)





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Decaimento Radioativo
Radiação pode ser separada por campos magnéticos e elétricos:

Interação com a matéria: • α e β interagem fortemente com a matéria, curto alcance • γ radiação muito penetrante
Márcia Russman Gallas (FIS01184)

Decaimento Radioativo
• Decaimento é estatístico! Por exemplo:
238U- quantos e quais núcleos decaem por unidade de tempo?

1 mg de 238U tem 2,5 x 108 átomos de radionuclídeos de vida longa 1 segundo ~ 12 núcleos decaem emitindo partículas α (4He) 238U → 234Th + α Quais núcleos decairam neste tempo? Todos tem a mesma chance! PROCESSO ESTATÍSTICO
http://www.lon-capa.org/~mmp/applist/decay/decay.htm

1 segundo: 12 núcleos decaem 2,5 x 108 radionuclídeos ouMárcia Russman Gallas (FIS01184)

ou 1 2 x 107

1 chance de decaimento em 2 x 107 por segundo

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Decaimento Radioativo
N núcleos radioativos: como fica a taxa de decaimento?



dN dt

= λN

Número de núcleos que decaem por unidade de tempo é proporcional ao número total (N) de núcleos radioativos! λ = constante de desintegração Sinal negativo: número total de núcleos diminuicom o tempo
Márcia Russman Gallas (FIS01184)

Decaimento radioativo
• Número de núcleos radioativos como função do tempo
Integrando a equação:



dN dt

= λN

N = N 0e − λ t
N = número de núcleos radioativos remanescentes após um tempo t No = número de núcleos radioativos na amostra num tempo t = 0

Márcia Russman Gallas (FIS01184)

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Taxa de Decaimento (Atividade)
R=− dN =λN dt

R = λN = λN 0e − λ t = R0e − λ t

R0 = λN 0
Unidades: 1 becquerel = 1 Bq = 1 decaimento/segundo 1 curie = 1 Ci = 3,7 x 1010 Bq
Márcia Russman Gallas (FIS01184)

Meia – Vida / Vida Média
Meia – Vida (t1/2): tempo necessário para que N e R caiam a metade de seus valores iniciais

2 N0 − λ t1 / 2 = N 0e 2

N=

N0

R=
1 = e − λ t1 / 2 2

R0 2
t 1/ 2 = ln 2

λ

Vida Média(τ) : tempo necessário para que N e R caiam a 1/e de seus valores iniciais

N0 = N 0e − λ τ e
Márcia Russman Gallas (FIS01184)

1 = e− λτ e

τ=

1

λ

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Decaimento alfa (α)
• partícula α = núcleo de He (2 prótons + 2 nêutrons) • alguns exemplos:
238U 92

(α = 4 He 2 )

• decaimento ocorre normalmente para núcleos pesados espontaneamente.

→ 234Th90 + α (t1/2= 4,468 x 109anos) → 237Np93 + α → 208Pb82 + α (t1/2= 432,2 anos) (t1/2=0,3 µs)

241Am 95 212Po 84

(Carta de Nuclídeos: http://atom.kaeri.re.kr/ton/nuc8.html)
Márcia Russman Gallas (FIS01184)

(Elementos: http://atom.kaeri.re.kr/ton/main.shtml)

Decaimento alfa (α)
Porque a meia-vida varia tanto de uma reação para a outra??
Partícula α escapa do núcleo por efeito túnel: cálculos levando emconsideração a altura e largura da barreira de energia (calculada a partir da separação entre os núcleos, do potencial nuclear atrativo e potencial de Coulomb repulsivo) permite determinar a meia-vida do nuclídeo nestas reações nucleares (quanto maior a largura da barreira, maior a meia-vida)
(Cálculos: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nuclear/alpdet.html - c1)
Márcia Russman Gallas...
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