Pregrado
  1. Mecánica clásica  1.1. dinámica  1.1.1. Movimiento en una dimensión  1.1.2. Movimiento en dos dimensiones  1.1.3. projectile motion  1.1.4. Velocidad relativa  1.1.5. Movimiento circular uniforme  1.1.6. Movimiento circular no uniforme  1.1.7. Sistemas de referencia y transformaciones  1.2. Newton's Laws of Motion  1.2.1. Primera ley del movimiento  1.2.2. Segunda ley del movimiento  1.2.3. Tercera Ley del Movimiento  1.2.4. Aplicaciones de las leyes de Newton  1.2.5. Fricción y sus tipos  1.2.6. Diagrama de Cuerpo Libre  1.2.7. Restricciones y pseudo-fuerzas  1.3. Trabajo y energía  1.3.1. Trabajo realizado por la fuerza  1.3.2. Teorema trabajo-energía  1.3.3. Energía cinética  1.3.4. Energía potencial en la mecánica clásica  1.3.5. Fuerzas conservativas y no conservativas  1.3.6. Conservación de la Energía  1.3.7. Poder y eficiencia  1.4. Velocidad y colisiones  1.4.1. Momento lineal  1.4.2. Conservación del momento  1.4.3. Impulso y fuerza de impacto  1.4.4. Colisión elástica e inelástica  1.4.5. Centro de masa y velocidad  1.4.6. Propulsión de Cohetes  1.5. Movimiento rotacional  1.5.1. Torque y Momento Angular  1.5.2. Momento de inercia  1.5.3. Cinemática Rotacional  1.5.4. Energía Rotacional  1.5.5. Movimiento de rodadura  1.5.6. Precesión y movimiento giroscópico  1.6. Fuerza gravitacional  1.6.1. La ley de la gravitación universal de Newton  1.6.2. Energía potencial gravitatoria  1.6.3. Mecánica orbital  1.6.4. Leyes del movimiento planetario de Kepler  1.6.5. Campo y potencial gravitatorio  1.7. Mecánica de fluidos  1.7.1. Presión y el Principio de Pascal  1.7.2. Flotabilidad y el principio de Arquímedes  1.7.3. Dinámica de Fluidos y el Principio de Bernoulli  1.7.4. Viscosidad y la ley de Poiseuille  1.7.5. Tensión superficial y capilaridad  1.8. Oscilaciones y ondas  1.8.1. Movimiento Armónico Simple  1.8.2. Oscilaciones amortiguadas y forzadas  1.8.3. Oscilaciones acopladas y modos comunes  1.8.4. Propiedades y tipos de ondas  1.8.5. Ondas Sonoras y el Efecto Doppler  1.8.6. Interferencia de ondas y superposición
  2. Electromagnetismo  2.1. Electrostática  2.1.1. Carga eléctrica y propiedades  2.1.2. Ley de Coulomb  2.1.3. Electric field and electric potential  2.1.4. La Ley de Gauss  2.1.5. Capacitancia y Dieléctrico  2.1.6. Dipolo eléctrico y energía potencial  2.2. Circuitos eléctricos  2.2.1. Corriente y Resistencia  2.2.2. Ley de Ohm  2.2.3. Leyes de Kirchhoff  2.2.4. Circuito RC  2.2.5. Circuitos de CA y Reactancia  2.2.6. Electricidad y energía eléctrica  2.3. Magnetismo  2.3.1. Campos y Fuerzas Magnéticas  2.3.2. La Ley de Ampere  2.3.3. Momento dipolar magnético  2.3.4. Ley de Biot-Savart  2.3.5. Materiales Magnéticos y Histeresis  2.4. Inducción electromagnética  2.4.1. Ley de Faraday  2.4.2. La ley de Lenz  2.4.3. Autoinducción y mutua inducción  2.4.4. Transformadores y Circuitos Inductivos  2.5. Ecuaciones de Maxwell  2.5.1. La ley de Gauss para la electricidad  2.5.2. Ley de Gauss para el magnetismo  2.5.3. La ley de inducción de Faraday  2.5.4. Ley de Ampere-Maxwell  2.5.5. Ondas electromagnéticas
  3. Termodinámica  3.1. Leyes de la Termodinámica  3.1.1. Ley cero de la termodinámica  3.1.2. Primera ley de la termodinámica  3.1.3. Segunda Ley  3.1.4. Tercera Ley  3.2. Calor y trabajo  3.2.1. Transferencia de calor (conducción, convección, radiación)  3.2.2. Expansión térmica  3.2.3. Motores térmicos y refrigeradores  3.2.4. Ciclo de Carnot y eficiencia  3.3. Mecánica estadística  3.3.1. Distribución de Maxwell–Boltzmann  3.3.2. Entropía y Probabilidad  3.3.3. Función de partición  3.3.4. Estadísticas de Fermi–Dirac y Bose–Einstein
  4. Óptica  4.1. Óptica Geométrica  4.1.1. Reflexión y refracción  4.1.2. Espejos y lentes  4.1.3. Instrumentos Ópticos  4.1.4. El principio de Fermat  4.2. Óptica de ondas  4.2.1. Interferencia en la óptica de ondas  4.2.2. Difracción  4.2.3. Polarización  4.2.4. Coherencia y holografía
  5. Mecánica cuántica  5.1. Dualidad onda-partícula  5.1.1. Radiación de cuerpo negro en la dualidad onda-partícula en la mecánica cuántica  5.1.2. Efecto fotoeléctrico  5.1.3. Dispersión Compton  5.1.4. Longitud de onda de De Broglie  5.2. Ecuación de Schrödinger  5.2.1. Ecuación de Schrödinger independiente del tiempo  5.2.2. Partícula en una caja  5.2.3. Efecto túnel cuántico  5.2.4. Pozos de potencial y obstáculos  5.3. Estados Cuánticos  5.3.1. Función de onda  5.3.2. Operadores cuánticos  5.3.3. Principio de incertidumbre de Heisenberg  5.3.4. Momento angular y espín
  6. Relatividad  6.1. Relatividad especial  6.1.1. Transformaciones de Lorentz  6.1.2. Expansión del tiempo y contracción de la longitud  6.1.3. Energía y momento relativista  6.2. Relatividad general  6.2.1. Principio de Equivalencia  6.2.2. Métrica de Schwarzschild  6.2.3. Ondas gravitacionales  6.2.4. Agujeros negros y horizontes de eventos
  7. Física del estado sólido  7.1. Estructura cristalina  7.1.1. Redes de Bravais  7.1.2. Difracción de rayos X  7.1.3. Teoría de bandas  7.1.4. Fonones y vibraciones de red  7.2. Propiedades Eléctricas y Magnéticas  7.2.1. Conductores, Semiconductores e Aislantes  7.2.2. Superconductividad  7.2.3. Efecto Hall
  8. Física nuclear y de partículas  8.1. Estructura Atómica  8.1.1. Modelo Atómico  8.1.2. Energía de enlace nuclear  8.2. Radiactividad  8.2.1. Desintegración alfa, beta, gamma  8.2.2. Vida media  8.2.3. Fisión y Fusión Nuclear  8.3. Física de partículas  8.3.1. Modelo Estándar  8.3.2. Quarks y Leptones  8.3.3. antimateria  8.3.4. Interacciones fundamentales
  9. Astrofísica y cosmología  9.1. Evolución estelar  9.1.1. Formación estelar  9.1.2. Agujeros negros y estrellas de neutrones  9.1.3. Enanas blancas y supernovas  9.2. Cosmología  9.2.1. La Teoría del Big Bang  9.2.2. Materia oscura y energía oscura  9.2.3. Fondo cósmico de microondas

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Desintegración alfa, beta, gamma


La radiactividad es un fenómeno en el cual núcleos atómicos inestables liberan energía emitiendo radiación. El concepto de radiactividad es fundamental para entender los procesos que ocurren dentro de un átomo, particularmente con respecto a su núcleo. Hay tres tipos principales de desintegración radiactiva: desintegración alfa, desintegración beta y desintegración gamma. Cada tipo de desintegración involucra diferentes partículas y energías que pueden transformar el núcleo padre en un elemento o isótopo diferente. El propósito de esta lección es explicar en detalle la desintegración alfa, beta y gamma.

Desintegración alfa

La desintegración alfa es un tipo de desintegración radiactiva en la que un núcleo inestable emite una partícula alfa. Una partícula alfa está compuesta por dos protones y dos neutrones, lo que la hace similar al núcleo de un átomo de helio-4. Este tipo de desintegración es común en isótopos más pesados.

^{A}_{Z}X rightarrow ^{A-4}_{Z-2}Y + ^{4}_{2}alpha

Aquí, X representa el núcleo original antes de la desintegración, que tiene número atómico Z y número de masa A. Después de emitir una partícula alfa, se transforma en un nuevo elemento Y con número atómico Z-2 y número de masa A-4.

X α Y

Ejemplo: El uranio-238 sufre desintegración alfa para formar torio-234:

^{238}_{92}U rightarrow ^{234}_{90}Th + ^{4}_{2}alpha

En este proceso, el núcleo de uranio pierde dos protones y dos neutrones y se convierte en torio.

Desintegración beta

La desintegración beta es un proceso mediante el cual una partícula beta (electrón o positrón) es emitida desde el núcleo. Puede ocurrir en dos formas: desintegración beta-menos y desintegración beta-más.

Desintegración beta-menos

En la desintegración beta-menos, un neutrón se convierte en un protón, y se emiten un electrón y un antineutrino. La fórmula que representa esta desintegración es:

^{A}_{Z}X rightarrow ^{A}_{Z+1}Y + e^- + overline{nu}_e

El número atómico aumenta en 1, resultando en la transformación del elemento en otro, mientras que el número de masa permanece sin cambios.

X E-

Ejemplo: El carbono-14 sufre desintegración beta-menos para formar nitrógeno-14:

^{14}_{6}C rightarrow ^{14}_{7}N + e^- + overline{nu}_e

Un neutrón en el núcleo de carbono se transforma en un protón, y se emiten un electrón (partícula beta) y un antineutrino.

Desintegración beta-más

En la desintegración beta-más, un protón se convierte en un neutrón, y se emiten un positrón y un neutrino. La fórmula es:

^{A}_{Z}X rightarrow ^{A}_{Z-1}Y + e^+ + nu_e

El número atómico disminuye en 1, lo que lleva a la formación de un nuevo elemento, pero el número de masa permanece constante.

X E+

Ejemplo: El sodio-22 sufre desintegración beta-más para formar neón-22:

^{22}_{11}Na rightarrow ^{22}_{10}Ne + e^+ + nu_e

Un protón en el núcleo de sodio se convierte en un neutrón, liberando un positrón y un neutrino.

Desintegración gamma

La desintegración gamma ocurre cuando un núcleo inestable emite energía en forma de ondas electromagnéticas de alta frecuencia, llamadas rayos gamma. A diferencia de la desintegración alfa y beta, la desintegración gamma no implica la conversión de un elemento en otro. Usualmente sigue a otros tipos de desintegración, como la desintegración alfa o beta, lo cual es una forma para que el núcleo hijo libere exceso de energía.

^{A}_{Z}X^* rightarrow ^{A}_{Z}X + gamma

El símbolo X^* denota el núcleo padre excitado antes de la desintegración gamma. El núcleo no cambia a otro elemento; solo pasa de un estado excitado a un estado de menor energía.

X* γ

Ejemplo: El tecnecio-99m emite un rayo gamma y se convierte en tecnecio-99:

^{99m}_{43}Tc rightarrow ^{99}_{43}Tc + gamma

m representa un estado metastable, un estado de mayor energía. Al emitir un rayo gamma, el núcleo alcanza una configuración de energía más estable.

Conclusión

Las desintegraciones alfa, beta y gamma son procesos esenciales para entender la estabilidad de los núcleos atómicos y la transformación de elementos en elementos con diferentes energías. La desintegración alfa reduce tanto la masa como el número atómico, llevando a la formación de un nuevo elemento. La desintegración beta resulta en la conversión de neutrones en protones o viceversa, emitiendo partículas beta en el proceso, lo cual transforma el elemento resultante. La desintegración gamma ayuda en la estabilización de la energía emitiendo radiación electromagnética, sin cambiar el elemento en sí. Estos procesos no solo son importantes para descubrimientos académicos, sino que tienen aplicaciones prácticas en imagen médica, generación de energía, terapia de radiación y mucho más, lo cual forma la base de la física nuclear. A través del entendimiento y aplicación de estos conceptos, obtenemos una visión tanto de los bloques fundamentales de la materia como de avances tecnológicos innovadores.


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