Radiactividad de agregados

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La radiactividad de agregados, también denominada radiactividad de partículas pesadas, radiactividad de iones pesados o desintegración por cúmulos pesados,^[1]​ es un tipo raro de desintegración nuclear en el que un núcleo atómico emite un pequeño agregado de neutrones y protones, más grande que una partícula alfa, pero más pequeño que un fragmento binario típico de un proceso de fisión. La fisión ternaria, en la que resultan tres fragmentos, también genera productos con el tamaño de agregados. La pérdida de protones del núcleo padre lo transforma en el núcleo de un elemento diferente, el hijo, con un número másico A_d = A − A_e y número atómico Z _d = Z − Z_e, donde A_e = N_e + Z_e.^[2]​

Por ejemplo:

223
88Ra → 14
6C + 209
82Pb

Este tipo de modo de desintegración poco común se observó en radioisótopos que se desintegran predominantemente por desintegración alfa, y ocurre solo en un pequeño porcentaje de las desintegraciones de todos esos isótopos.^[3]​

La relación de ramificación con respecto a la desintegración alfa es bastante pequeña (consúltese la tabla que figura a continuación).

${\displaystyle B=T_{a}/T_{c}}$

T_a y T_c son las vidas medias del núcleo principal en relación con la desintegración alfa y la radiactividad de agregados, respectivamente.

La desintegración de un agregado, al igual que la desintegración alfa, es un proceso de túnel cuántico: para ser emitido, el cúmulo debe atravesar una barrera potencial. Este es un proceso diferente a la desintegración nuclear más aleatoria que precede a la emisión de fragmentos ligeros en la fisión ternaria, que puede ser el resultado de un proceso nuclear, pero también puede ser un tipo de radiactividad espontánea en ciertos nucleidos, lo que demuestra que la energía de entrada no es siempre necesaria para la fisión, que sigue siendo un proceso fundamentalmente diferente desde el punto de vista mecánico.

En ausencia de pérdida de energía por la deformación y excitación de los fragmentos, como en los fenómenos de fisión fría o en la desintegración alfa, la energía cinética total es igual al valor Q y se divide entre las partículas en proporción inversa a sus masas, como lo exige la conservación del momento lineal

${\displaystyle E_{k}=QA_{d}/A}$

donde A_d es el número másico del núcleo hijo, A_d = A − A_e.

La desintegración de agregados existe en una posición intermedia entre la desintegración alfa (en la que un núcleo emite un núcleo de ⁴He) y la fisión espontánea, en la que un núcleo pesado se divide en dos (o más) fragmentos grandes y una cantidad variada de neutrones. La fisión espontánea termina con una distribución probabilística de productos hijos, lo que la distingue de la desintegración de agregados. En la desintegración por agregados de un radioisótopo determinado, la partícula emitida es un núcleo ligero y en el proceso de desintegración siempre se emite esta misma partícula. En el caso de los agregados con emisiones más intensas, prácticamente no existe diferencia cualitativa entre la desintegración por agregados y la fisión fría espontánea.

1. ↑ Kondev, F. G.; Wang, M.; Huang, W. J.; Naimi, S.; Audi, G. (2021). "The NUBASE2020 evaluation of nuclear properties" (PDF). Chinese Physics C. 45 (3): 030001. doi:10.1088/1674-1137/abddae
2. ↑ Poenaru, Dorin N.; Greiner, Walter (2011). «Cluster Radioactivity». Clusters in Nuclei I. Lecture Notes in Physics 818. Berlin: Springer. pp. 1-56. ISBN 978-3-642-13898-0. 
3. ↑ Poenaru, D. N.; Greiner, W. (1996). Nuclear Decay Modes. Bristol: Institute of Physics Publishing. pp. 1-577. ISBN 978-0-7503-0338-5.