¿Cómo puede quedar algún átomo fisible? ¿La investigación moderna ha arrojado alguna luz sobre esto?

Answer 1

No estás pensando en mecánica cuántica.

Lo estás pensando como si las partes componentes del núcleo estuvieran probando varias configuraciones hasta que toquen la correcta, como la combinación de un candado, que las deja salir.

Pero la imagen de Gamow de la descomposición radioactiva, que aún no es tan mala, es que las partes componentes (como las partículas alfa) están atrapadas dentro de los núcleos por una barrera de alto potencial, más bien como estar atrapadas detrás de una pared demasiado alta para saltar o saltar por encima de. Lo que es interesante desde el punto de vista de la física es que normalmente uno diría: “Bueno, eso está estancado”. Pero en cuanto a la mecánica cuántica, hay una pequeña cantidad de función de onda que sobrevive debajo de esa pared y llega al otro lado. Esto se entiende como la cuantificación de la tasa de probabilidad a la cual la partícula alfa “se enlaza debajo” del muro y escapa a la libertad.

La tasa de escape es muy sensible a los detalles de qué tan alto es el muro potencial y qué tan grueso es. Puede encontrar más detalles buscando “desintegración radioactiva y tunelización cuántica”.

Answer 2

Primero, comprenda que la descomposición se mide en vidas medias, lo que NO significa que después de dos vidas medias no tenga mucha radioactividad.

En cambio, después de cada vida media, tienes la mitad de lo que tenías en la vida media anterior. Entonces, si empiezas con una unidad, después de una vida media tienes 0,5, luego de otra vida media tienes 0,25 y luego 0,125. Este número numérico va a cero (dentro del límite del número de átomos de Avogadro).

La vida media de Uranium 235 es de 703.8 millones de años. Se estima que la Tierra se formó hace 4.540 millones de años, o una mera vida media de U-235 de 6.45. Así que hoy en día solo existió el 2.4% cuando se formó la Tierra (2 ^ -6.45). Y dado el tamaño de la Tierra, eso todavía no es una gran reducción, por lo que todavía hay mucho alrededor.

La descomposición del U-235 NO se debe principalmente a la fisión activada, sino a la desintegración alfa y la fisión espontánea. La tasa de fisión espontánea en U-235 se incluye en el número de vida media (es decir, la SF es muy lenta y poco frecuente).

La fisión “activada” es lo que está detrás de las bombas atómicas y eso requiere circunstancias especiales para causar. Este es un resultado rápido, pero no es algo que ocurra en la naturaleza en gran medida (existe un caso conocido de reactor de fisión nuclear natural, pero es excepcional y dejó de hacerlo después de unos 100 mil años). A menos que existan condiciones especiales, la tasa de descomposición es muy lenta. Bastante lento para que el uranio de la Tierra sea de supernovas.

Answer 3

Absorber la energía es una forma de enfriarse. Uno puede conseguir que el hierro absorba energía convirtiéndose en un átomo más grande. Esto sucede, por ejemplo, en las estrellas.

La cuestión es que los átomos en el centro de las estrellas están siendo bombardeados con protones y alfas todo el tiempo, y mientras el resultado sea estable, no emitirá la partícula entrante, simplemente absorberá la energía extra.

Así que podría haber cosas realmente pesadas en lo profundo del núcleo, pero la mayoría tiene una vida media corta, y los átomos se separan. Pero algo como U238 tiene una vida lo suficientemente decente que no decae de inmediato.

Answer 4

Ciertos isótopos fisionables “naturales” (la formación dentro de las supernovas es una teoría popular sobre cómo surgió la nuestra), el U-235, por ejemplo, tiene una sección transversal de neutrones térmicos mucho más alta que la de los neutrones rápidos. Los procesos estelares son inherentemente más energéticos.

Answer 5

Si bien no sé por qué un átomo se fisionaría espontáneamente, sí sé que no necesitamos saberlo para comprender cómo funciona la desintegración radioactiva.

Aquí es cómo: cada isótopo tiene ciertas características únicas a él. Como los físicos no pueden conocer su situación actual, utilizamos el viejo truco de promediar . Dado que todos los átomos de un isótopo son idénticos entre sí, podemos usar el tiempo de vida promedio como el tiempo de vida esperado de cualquier átomo de ese isótopo. Por supuesto , siempre habrá un átomo en algún lugar que se desintegra mucho antes que el valor esperado, y por supuesto que habrá un átomo en algún lugar que tarda una decadencia, pero la gran mayoría estará alrededor de ese valor medio.

Finalmente, en cualquier aplicación de la vida real, se trata de trillones sobre trillones de átomos, por lo tanto, esos casos marginales no importan. Por lo tanto, de la misma manera que puedo decir que hay una probabilidad del 50/50 de que un átomo haya decaído por su semivida, también puedo decir que el 50% de los átomos en la muestra estarán decaídos para ese momento.

Una analogía de la vida real es cómo no puedo estar seguro de si una moneda va a ser cabeza o cola volteada después de un lanzamiento, pero como puedo decir que hay una posibilidad del 50/50, puedo predecir con confianza que si lanzo mil millones Monedas de unos 500 millones serán cabezas. No será exactamente ese número, pero ¿realmente me importa cada última moneda? No. Lo mismo ocurre con los átomos, solo te importa el efecto sobre el volumen.

Answer 6

En realidad, todos los átomos son fisionables si te esfuerzas lo suficiente. Para realizar la fisión en uranio debes dispararle un neutrón muy rápidamente. El uranio enterrado en la roca no tiene ese neutrón para ser disparado porque el isótopo inestable nos rodea en los estables que no realizan la fisión y estos actúan como campos de fuerza que impiden que las partículas de ruta se acerquen al isótopo inestable.