Este documento describe la estructura de la materia y la radiación. Explica que la materia está compuesta de 12 fermiones y que los átomos están formados por un núcleo central rodeado de electrones. Detalla las partículas que componen el núcleo, como protones y neutrones, y los diferentes modos en que la radiactividad puede ocurrir, incluyendo la emisión de partículas alfa, beta y radiación gamma. Además, introduce conceptos como la vida media y la constante de decaimiento para describir la desintegración radiactiva

1. Estructura de la Materia y
Radiación

2. Introducción
En la naturaleza existen la materia y la radiación electromagnética.
Toda la materia está formada a partir de combinaciones de tan solo 12
fermiones( espín ½)(6 quarks y 6 leptones)
Materia inerte: Átomo.
Materia: Célula.

3. Átomo
Entidad fundamental de un elemento.
112 elementos conocidos.
Los 92 primeros (del H al U), ocurren naturalmente.
Constituido por:
• Núcleo: Protones y Neutrones (nucleones).
• Electrones: Orbitando en capas.
Radio del átomo del orden del (10−10
m).

4. Núcleo
Radio del núcleo del orden de 10−15
𝑚.
Tiene una carga Positiva y concentra más del 99,9% de la masa total del
átomo.
Formado por protones y neutrones (denominados nucleones) que se
mantienen unidos por medio de la interacción nuclear fuerte.
Átomo neutro: cuando el número de protones es igual al número de
electrones.
Ion: cuando el número de protones es diferente al número de electrones
(pueden ser positivos o negativos).

5. Núcleo (cont.)
Un átomo esta completamente especificado por la fórmula:
𝒁
𝑨
𝑿
Donde:
 X es el símbolo químico para el elemento.
 A es el número de masa.
 Z es el número atómico.
Representado así, se le llama núclido.

6. Núcleo (cont.)

7. Núcleo (cont.)
El número de protones y neutrones en el núcleo juegan un rol muy
importante en la estabilidad nuclear.
La mayoría de los átomos estables con Z, hasta aproximadamente 20 tienen
un numero igual de neutrones y protones (la razón n/p de 1), más allá la
razón n/p incrementa con el incremento de Z.
Los núcleos inestables son normalmente radiactivos e intentan ponerse
estables sufriendo un decaimiento radiactivo.

8. Protón +
Neutrón
Electrón
Núcleo
Z = nº de
protones
A = nº de protones+
nº de neutrones
Protón +
Neutrón
Electrón
K L
M
Núcleo
Partícula Masa (uma) Carga (C)
Protón 1.00727 + 1.602 x 10-19
Neutrón 1.00866 0
Electrón 0.000548 - 1.602 x 10-19

9. Unidades de masa y Energía
La masa de un átomo expresado en uma se conoce como masa atómica
peso atómico.
1 Uma = (1/12)M(C-12).
1 uma=1.66x10−27 𝑘𝑔.
Número de átomos por gramo =𝑁𝐴 = 𝐴 𝑤.
Gramos por átomo =𝐴 𝑤 = 𝑁𝐴.
Número de electrones por gramo = 𝑍𝑁𝐴/𝐴 𝑤.

10. Unidades de nasa y energía (cont.)
Todas las masas atómicas en uma son casi iguales al número de masa respectivo.
La masa de un átomo es menor que la suma de las masas de sus partículas
constituyentes.
A esta diferencia de masa se le conoce como defecto de masa ó desde otra
perspectiva se le llama energía de enlace del núcleo.
E = m c2.
1 eV =1.6x10−19 𝐽.
1 KeV =1.6x10−16 𝐽.
1 MeV =1.6x10−13
𝐽.
1 uma = 931 Mev
Se acostumbra a utilizar 𝑚0 = 𝑚 𝑒.
 𝐸0 = 0.511 𝑀𝑒𝑉
 𝑀 𝑝 = 1836 𝑚0

11. Descubierto por Henri Becquerel en
1896,por accidente en sales de Uranio,
que emitían radiaciones espontáneas, al
observar que velaban las placas
fotográficas envueltas en papel negro.
El término radiactividad se refiere a
aquellas transformaciones espontáneas
que involucran a cambios en el núcleo de
los átomos.
La radiactividad es un proceso
estocástico, todo el átomo se ve
involucrado en él.
Es la emisión espontanea de radiación
directamente desde el núcleo inestable o
como consecuencia de una reacción
nuclear.
Puede ser en forma de partículas (𝛼, 𝛽) o
radiación electromagnética 𝛾 .

12. Constante de decaimiento
Representa la probabilidad de que un núcleo radioactivo se
desintegre en la unidad de tiempo.
Ley fundamental de decaimiento radioactivo:
𝑁 = 𝑁0 𝑒−𝜆𝑡
Donde:
 N es el número de núcleos radioactivos que queda al tiempo t.
 𝑁0 es el número de núcleos radioactivos que hay para el tiempo t=0
 −𝜆 es la constante de decaimiento o de desintegración

13. Periodo de semidesintegración yVida media.
El periodo de semidesintegración es el intervalo de tiempo, requerido para
que N o A a partir de un valor dado se reduzca a la mitad de aquel valor.
El período de semidesintegración T1/2, es el tiempo que tarda una muestra
radiactiva en desintegrar la mitad de sus átomos. O sea, ceder la mitad de
toda su energía.
𝑇1
2
=
𝑙𝑛2
𝜆
La vida media es el tiempo promedio que viven los núcleos radioactivos de
una fuente.
𝜏 𝑡𝑎𝑢 =
1
𝜆
=
𝑇1
2
𝑙𝑛2

15. Actividad
Es la tasa de decaimiento radioactivo.
𝐴 = −𝜆𝑁
A= 𝐴0 𝑒−𝜆𝑡
Actividad de 1g de Ra- 226:
• 1 𝐶𝑖 = 3.7𝑥1010
𝑑𝑝𝑠.
• 1 𝑚𝐶𝑖 = 3.7𝑥107
𝑑𝑝𝑠.
• 1 𝜇𝐶𝑖 = 3.7𝑥104
𝑑𝑝𝑠.
La actividad especifica es la actividad por unidad de masa de un radionúclido.

17. En la tabla siguiente se muestra los periodos de
semidesintegración de algunos isótopos
radioactivos.

18. Modos de decaimiento radioactivo
Decaimiento de partículas 𝜶:
 Ocurre para Z>82.
 Poco penetrantes
 Núcleo de Helios.
 Energías discreta, de 5 a 10 Mev.
HeYX A
Z
A
Z
4
2
4
2  

HeRnRa 4
2
222
86
226
88 

19. Decaimiento de partículas β:
• Puede ser β (-) o β (+).
La transformación básica para β (-):
0
1
𝑛 → +1
1
𝑝 + −1
0
𝑒 + 𝑎𝑛𝑡𝑖𝑛𝑒𝑢𝑡𝑟𝑖𝑛𝑜
La transformación básica para β (+):
+1
1
𝑝 → 0
1
𝑛 + +1
0
𝑒+neutrino
El antineutrino y neutrino son partículas idénticas
con espines opuestos

20.  Decaimiento de partículas 𝜷 + :
oMediante este mecanismo un
núcleo emite espontáneamente
´positrones, 𝑒+
,antipartículas del
electrón de igual masa pero con
carga eléctrica opuesta
oEnergía continua.
oEl positrón es inesteble y se
aniquila.
noantineutrieYX A
Z
A
Z  
0
11
0
1
6
7
6
8  NC
 Decaimiento de partículas 𝜷 − :
oTípico de núcleos en exceso de
neutrones, es decir N>Z
oLa partícula beta negativa que se
emite es un electrón.
oPauli introduce la hipótesis del
neutrino.
neutrinoeYX A
Z
A
Z  
0
11
eBC 0
1
11
5
11
6 

21. • Captura electrónica (desintegración k) :
o Captación por parte del núcleo de un electrón de los orbitales de carga negativa.
o Un electrón orbital (K,L,M)
+𝟏
1
𝑝 + −1
0
𝑒 → 0
1
𝑛 + 𝑣
La ecuación general:
Ejemplo:
26
55
𝐹𝑒 + −1
0
𝑒 → 25
55
𝑀𝑛
YeX A
Z
A
Z 1
0
1  

22. Decaimiento gamma:
• Después de una desintegración α ó β, el
núcleo residual puede quedar en un estado
fundamental ó un estado excitado.
• El decaimiento gamma se produce a partir
de un estado excitado hacia un estado
fundamental
La Diferencia entre los fotones gamma y los de
Rx , es su origen
Si la energía de transición es menor a 10 KeV
no hay emisión gamma sino emisión de
electrones de CONVERSIÓN INTERNA
 XX A
Z
A
Z
*

23.  Gracias   
