FERMI

Desintegración de Partículas

Enrico Fermi.

¿Qué es la Desintegración de Partículas?

Historia

¿Qué es?

Breve biografía de Enrico Fermi.

Mención de su contribución a la teoría de la desintegración beta.

Tipos

Aportaciones

Tipos de Desintegración.

Carrera y logros

Tipos de Desintegración Alfa y Gamma.

Desintegración Alfa y Gamma

Carrera y logros de Fermi.

Fuerza Débil.

Desintegración Beta

Leyes de Conservación.

Desintegración de Partículas: Ecuaciones de Fermi

¿Qué es Desintegración β?

Ecuaciones de Fermi

Conservación del Número Bariónico

Definición

Conservación de la Carga

En la desintegración beta, un neutrón en un núcleo atómico se convierte en un protón, liberando un electrón y un antineutrino en el proceso. Este proceso es mediado por la fuerza débil. Específicamente, en la desintegración beta, un neutrón se transforma en un protón a través de la emisión de un bosón W-, una partícula que media la fuerza débil. El bosón W- luego se desintegra en un electrón y un antineutrino.

Conservación del Número de Leptones

Desintegración β-

Desintegración β+

Las leyes de conservación son principios fundamentales en física que sostienen que ciertas propiedades físicas de un sistema aislado permanecen constantes a lo largo del tiempo. En la desintegración beta, se conservan la carga, el número de leptones y el número bariónico.

La desintegración beta es un tipo de desintegración de partículas en la que un neutrón o un protón en un núcleo atómico se convierte en un protón o un neutrón, respectivamente, emitiendo un electrón o un positrón y un neutrino o un antineutrino en el proceso.

Ejemplos

Aplicaciones

Impacto

Datación por Radiocarbono

Descubrimiento del Neutrino

En la Naturaleza

Datación

Neutrino

Ejemplos de Desintegración Beta en la Naturaleza

En la Tecnología

Medicina

Medicina Nuclear

Violación de la Paridad

Ejemplos de Desintegración Beta en la Tecnología

Paridad

Breve biografía de Enrico Fermi.

Enrico Fermi, nacido el 29 de septiembre de 1901 en Roma, Italia, fue un físico destacado conocido por sus contribuciones significativas tanto a la física teórica como a la experimental. Fermi es a menudo recordado como el "arquitecto de la era nuclear" debido a su papel crucial en el desarrollo de la fisión nuclear. Estudió en la Universidad de Pisa, donde obtuvo su doctorado en física a la edad de 21 años. Fermi realizó contribuciones significativas en muchos campos, incluyendo la estadística cuántica, la mecánica cuántica y la física nuclear. Murió en Chicago en 1954.

Conservación del Número Bariónico

Los bariones son partículas subatómicas que están sujetas a la fuerza nuclear fuerte. Los protones y neutrones son bariones. En la desintegración beta, aunque un neutrón se convierte en un protón, el número total de bariones (protones más neutrones) se conserva.

Medicina Nuclear

La desintegración beta también tiene aplicaciones en la medicina nuclear. Por ejemplo, el isótopo Yodo-131 se desintegra por desintegración beta y se utiliza para tratar ciertos tipos de cáncer de tiroides. Además, la desintegración beta positiva del isótopo Flúor-18 se utiliza en la Tomografía por Emisión de Positrones (PET), una técnica de imagen médica que permite visualizar la actividad metabólica en el cuerpo.

Desintegración Beta-

Desintegración Beta Menos (β−):La desintegración beta menos es un proceso en el que un neutrón en un núcleo atómico se convierte en un protón. Durante este proceso, se emite un electrón y un antineutrino. Este tipo de desintegración ocurre en núcleos atómicos que tienen más neutrones que protones y necesitan alcanzar un estado más estable. La ecuación para este proceso es:n → (p^+)+(e^−) + ν̅eDonde: n es el neutrón en el núcleo atómico. p es el protón que se forma a partir del neutrón. e− es el electrón emitido. ν̅e es el antineutrino emitido.

¿Qué es la Desintegración de Partículas?

En la desintegración de partículas, una partícula inestable se transforma en otras partículas. Este proceso generalmente implica la emisión de partículas adicionales y libera energía. Es un proceso espontáneo, lo que significa que ocurre sin ninguna influencia externa. La tasa de desintegración de una partícula es característica de esa partícula y se describe mediante su vida media, que es el tiempo que tarda la mitad de un conjunto de partículas idénticas en desintegrarse.

Ejemplos de Desintegración Beta en la Tecnología

En los reactores nucleares, los productos de fisión a menudo son isótopos radiactivos que se desintegran por desintegración beta. Por ejemplo, el Estroncio-90 y el Cesio-137 son productos de fisión comunes que se desintegran por desintegración beta.

Conservación de la Carga

En cualquier reacción nuclear, incluyendo la desintegración beta, la carga total antes y después de la reacción debe ser la misma. En la desintegración beta, un neutrón (sin carga) se convierte en un protón (con carga +1), un electrón (con carga -1) y un antineutrino (sin carga). Por lo tanto, la carga total se conserva.

contribución a la teoría de la desintegración beta

En relación con la desintegración beta, Fermi fue el primero en desarrollar una teoría completa de este proceso. En 1933, propuso que la desintegración beta era un ejemplo de la interacción débil, una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. Su teoría, conocida como teoría de Fermi de la desintegración beta, fue la primera teoría que describió correctamente cómo un neutrón en un núcleo atómico puede decaer en un protón, un electrón y un antineutrino. La teoría de Fermi sobre la desintegración beta fue un hito en la física de partículas y sentó las bases para nuestra comprensión actual de las interacciones débiles. A pesar de que se enfrentó a cierto escepticismo inicialmente, la teoría fue finalmente aceptada después de que se descubrieran los neutrinos en la década de 1950.

Descubrimiento del Neutrino

La observación de la desintegración beta llevó al descubrimiento del neutrino, una partícula subatómica que ha sido fundamental para nuestra comprensión de la física de partículas. El neutrino fue postulado por primera vez para explicar la energía que faltaba en las observaciones de la desintegración beta, y su posterior descubrimiento validó la teoría de Fermi.

Definición de Fuerza Débil

La fuerza débil es responsable de ciertos tipos de procesos de desintegración nuclear, incluyendo la desintegración beta. Aunque es mucho más débil que la fuerza electromagnética y la fuerza nuclear fuerte, la fuerza débil tiene un alcance infinito, al igual que estas.

Tipos de Desintegración

Hay varios tipos de desintegración de partículas, dependiendo de las partículas involucradas y las partículas que se producen. Los tipos más comunes son la desintegración alfa, la desintegración beta y la desintegración gamma.Cada tipo de desintegración implica diferentes partículas y tiene diferentes implicaciones, pero todos son ejemplos de cómo las partículas subatómicas pueden transformarse y liberar energía.

Ecuaciones de Fermi

Las ecuaciones de Fermi son utilizadas para describir la probabilidad de que ocurra una desintegración beta. Para la desintegración beta menos, la ecuación de Fermi es:

Para la desintegración beta más, la ecuación de Fermi es:

Carrera y logros de Fermi.

Después de obtener su doctorado en la Universidad de Pisa, Fermi pasó a trabajar en varias universidades en Italia y Alemania. Durante este tiempo, hizo contribuciones fundamentales a la física estadística y desarrolló las estadísticas de Fermi-Dirac, que describen el comportamiento de las partículas conocidas como fermiones.En 1926, Fermi se convirtió en profesor de física teórica en la Universidad de Roma, donde formó un grupo de jóvenes físicos conocido como los "chicos de Vía Panisperna". Durante este tiempo, Fermi realizó su trabajo pionero en la física nuclear, incluyendo el desarrollo de su teoría de la desintegración beta.En 1938, Fermi recibió el Premio Nobel de Física por sus demostraciones del fenómeno de la radiactividad inducida por neutrones, que fue fundamental para el desarrollo de la fisión nuclear.

Conservación del Número de Leptones

El número de leptones también se conserva en la desintegración beta. Un leptón es una partícula elemental que no está sujeta a la fuerza nuclear fuerte. En la desintegración beta, el electrón emitido es un leptón, y el antineutrino es un antileptón. Por lo tanto, el número total de leptones menos antileptones se conserva.

Datación por Radiocarbono

La desintegración beta del Carbono-14 se utiliza en la datación por radiocarbono, una técnica que permite determinar la edad de artefactos antiguos y restos orgánicos. Al medir la cantidad de Carbono-14 que queda en una muestra, los científicos pueden estimar cuánto tiempo ha pasado desde la muerte del organismo.

Ejemplos de Desintegración Beta en la Naturaleza

Un ejemplo común de desintegración beta en la naturaleza es la desintegración del Carbono-14. Este isótopo inestable se forma en la atmósfera y se desintegra a través de la desintegración beta para formar Nitrógeno-14.

Explicación Detallada de la Desintegración Beta

En la desintegración beta, un neutrón en un núcleo atómico se convierte en un protón, liberando un electrón y un antineutrino en el proceso. O bien, un protón en un núcleo atómico se convierte en un neutrón, liberando un positrón y un neutrino. Estos procesos son mediados por la fuerza débil.La desintegración beta ocurre en núcleos atómicos inestables que tienen demasiados neutrones o protones. Al convertir un neutrón en un protón o un protón en un neutrón, el núcleo se vuelve más estable.

Tipos de Desintegración Alfa y Gamma.

• Desintegración Alfa: En la desintegración alfa, un núcleo atómico emite una partícula alfa, que consiste en dos protones y dos neutrones (un núcleo de helio). Esto ocurre en núcleos atómicos pesados e inestables.
• Desintegración Gamma: En la desintegración gamma, un núcleo atómico excitado libera energía al emitir un fotón de alta energía, conocido como rayo gamma.

Violación de la Paridad

La desintegración beta también fue crucial para el descubrimiento de la violación de la paridad en las interacciones débiles. La paridad es una simetría fundamental de las leyes físicas, pero se encontró que esta simetría no se conserva en las interacciones débiles, un descubrimiento que revolucionó la física de partículas.

Desintegración Beta+

Desintegración Beta Más (β+):La desintegración beta más, también conocida como desintegración beta positiva, es un proceso en el que un protón en un núcleo atómico se convierte en un neutrón. Durante este proceso, se emite un positrón (la antipartícula del electrón) y un neutrino. Este tipo de desintegración ocurre en núcleos atómicos que tienen más protones que neutrones y necesitan alcanzar un estado más estable. La ecuación para este proceso es:p → n + (e^+) + νeDonde: p es el protón en el núcleo atómico. n es el neutrón que se forma a partir del protón. e+ es el positrón emitido. νe es el neutrino emitido.