¿Cuánta energía necesita un átomo de carbono-14 para descomponerse en un átomo de nitrógeno-14? ¿Se correlaciona la tasa de decaimiento y la energía radiada?

Answer 1

La pregunta en negrita y la pregunta en los detalles son diferentes. Para responder a la primera pregunta, no “toma energía” para que un átomo de 14C se desintegre en 14N. Libera energía en su lugar. Sin embargo, como Rob Hooft ya explicó muy bien, esto sucede a una tasa constante debido a las estadísticas.

Para responder al segundo, la desintegración beta es bastante diferente de la desintegración alfa, que realmente tiene una relación directa entre la tasa de desintegración y la energía liberada, descrita por la ley Geiger-Nuttall. No existe tal relación regular para la desintegración beta. La falta de una relación de este tipo se explica parcialmente por la energía cinética llevada por el neutrino también liberada, ya que esto permite que la partícula beta tenga cualquier energía hasta un cierto valor de corte. Con la desintegración alfa, la energía liberada debe ser una posible diferencia entre dos niveles de energía, un rango de posibilidades mucho más restringido.

Por lo tanto, en el caso de la desintegración beta, no debe mirar un gráfico de vida media frente a energía, sino a todo el espectro de valores de energía. Por lo tanto, es difícil hacerlo mejor que un complot de Kurie (decaimiento Beta) que ya es más complicado.

Answer 2

Lo que estás sugiriendo en realidad no es posible y se deriva de una falta de comprensión del átomo. El problema se trata aquí:

Captura de doble electrón, el papel de los rayos X en la radioactividad y la estabilidad de partículas por David Wrixon EurIng sobre la gravedad cuántica explicada

Sin embargo, para comprender esta discusión, probablemente deba leer lo siguiente:

Conceptos preliminares de la fusión nuclear por David Wrixon EurIng sobre la gravedad cuántica explicada

El modelo con mancuernas del átomo por David Wrixon EurIng sobre la gravedad cuántica explicada

Mecanismos de la descomposición alfa y beta por David Wrixon EurIng sobre la gravedad cuántica explicada

Answer 3

La diferencia de energía del proceso y la velocidad del proceso no están directamente relacionadas. Esto es muy similar a las reacciones químicas que tienen una tasa determinada por la energía de activación y no por la diferencia de energía del proceso (esto es lo que nos brinda explosivos “seguros” que solo pueden encenderse con un esfuerzo significativo). La velocidad del proceso de descomposición nuclear también está determinada por un tipo de “energía de activación”: una barrera que el núcleo debe superar para poder descomponerse. Las fluctuaciones de energía a veces pueden elevar un átomo por encima de esta barrera, y luego se descompone. Para el carbono 14, la mitad de los núcleos experimentan fluctuaciones lo suficientemente grandes en cada período de 5760 años.

Y para el último átomo en descomposición, existe la posibilidad de que uno de cada dos caiga en cada período de 5760 años, al igual que cualquier otro átomo de carbono-14 en el sistema durante toda su existencia. Eso podría ser 1 segundo después del átomo anterior, pero hay una probabilidad del 25% de que no suceda en los próximos 5760 + 5760 = 11520 años.

Todo está impulsado por las estadísticas, no hay una fuerza motriz, y los átomos no saben de la existencia del otro (y mucho menos si otros átomos ya han decaído). Examinemos un poco más las estadísticas. Si tiene cuatro átomos, después de 5760 años no podría tener ninguno (posibilidad de que uno de cada dieciséis haya decaído), pero también podría tener cuatro (posibilidad de que uno de cada dieciséis no haya decaído). Si tienes mil átomos, la probabilidad de que ninguno o todos se hayan deteriorado después de una vida media es mucho, mucho menor: aproximadamente 10 [math] ^ {- 300} [/ math]. Esto no te va a pasar. Estoy seguro al 99.99% de que terminarás con entre 375 y 625 átomos restantes: podría estar en cualquier lugar entre aproximadamente un tercio y dos tercios de lo que tienes.

La “vida media” en un nivel macroscópico se mantiene con mucha precisión solo porque tiene muchos átomos: si tiene mil millones de átomos al principio (mucho menos que un nanogramo), es estadísticamente muy probable que termine con 499 800 000 y 500 200 000 átomos después de una media vida. Si realiza este experimento con la frecuencia suficiente, solo menos del 0.01% de las veces el resultado estará fuera de este rango. Y para cantidades mayores de átomos, el resultado será aún más estrecho, más cercano y más cercano a exactamente el 50%.