Ley de Geiger-Nuttall - Geiger–Nuttall law

En la física nuclear , la ley Geiger-Nuttall o regla Geiger-Nuttall relaciona la constante de desintegración de un radiactivo isótopo con la energía de las partículas alfa emitidas. En términos generales, establece que los isótopos de vida corta emiten partículas alfa más energéticas que las de vida larga.

La relación también muestra que las vidas medias dependen exponencialmente de la energía de desintegración, por lo que cambios muy grandes en la vida media hacen diferencias comparativamente pequeñas en la energía de desintegración y, por lo tanto, en la energía de las partículas alfa. En la práctica, esto significa que las partículas alfa de todos los isótopos emisores de alfa en muchos órdenes de magnitud de diferencia en la vida media, sin embargo, tienen aproximadamente la misma energía de desintegración.

Formulado en 1911 por Hans Geiger y John Mitchell Nuttall como una relación entre la constante de desintegración y el rango de partículas alfa en el aire, en su forma moderna la ley de Geiger-Nuttall es

donde λ es la constante de desintegración ( λ = ln2 / vida media ), Z el número atómico , E la energía cinética total (de la partícula alfa y el núcleo hijo), y a 1 y a 2 son constantes . La ley funciona mejor para núcleos con número atómico par e incluso masa atómica. La tendencia sigue ahí para los núcleos pares-impares, impares e impares, pero no tan pronunciada.

Desintegraciones de racimo

La ley de Geiger-Nuttall incluso se ha extendido para describir las desintegraciones de grupos [1] , desintegraciones en las que se liberan núcleos atómicos más grandes que el helio, por ejemplo, silicio y carbono.

Derivación

Una forma sencilla de derivar esta ley es considerar una partícula alfa en el núcleo atómico como una partícula en una caja . La partícula está en un estado ligado debido a la presencia de un fuerte potencial de interacción . Rebotará constantemente de un lado a otro, y debido a la posibilidad de que la onda haga un túnel cuántico a través de la barrera de potencial, cada vez que rebote, habrá una pequeña probabilidad de que escape.

El conocimiento de este efecto mecánico cuántico permite obtener esta ley, incluidos los coeficientes, mediante cálculo directo. [2] Este cálculo fue realizado por primera vez por el físico George Gamow en 1928.

Referencias

  • Weisstein, Eric Wolfgang (ed.). "Ley de Geiger-Nuttall" . ScienceWorld .