Graduação
  1. Mecânica clássica  1.1. dinâmica  1.1.1. Movimento em uma dimensão  1.1.2. Movimento em duas dimensões  1.1.3. movimento de projétil  1.1.4. Velocidade relativa  1.1.5. Movimento circular uniforme  1.1.6. Movimento circular não uniforme  1.1.7. Sistemas de referência e transformações  1.2. Leis de Newton do Movimento  1.2.1. Primeira lei do movimento  1.2.2. Segunda lei do movimento  1.2.3. Terceira Lei do Movimento  1.2.4. Aplicações das Leis de Newton  1.2.5. Atrito e seus tipos  1.2.6. Diagrama de Corpo Livre  1.2.7. Restrições e pseudo-forças  1.3. Trabalho e Energia  1.3.1. trabalho realizado pela força  1.3.2. Teorema trabalho–energia  1.3.3. Energia Cinética  1.3.4. Energia potencial na mecânica clássica  1.3.5. Forças conservativas e não conservativas  1.3.6. Conservação de Energia  1.3.7. Potência e eficiência  1.4. Velocidade e colisões  1.4.1. Momento linear  1.4.2. Conservação do Momento  1.4.3. Impulso e força de impacto  1.4.4. Colisão elástica e inelástica  1.4.5. Centro de massa e velocidade  1.4.6. Propulsão de Foguetes  1.5. Movimento rotacional  1.5.1. Torque e Momento Angular  1.5.2. Momento de inércia  1.5.3. Cinemática Rotacional  1.5.4. Energia Rotacional  1.5.5. Movimento de Rolamento  1.5.6. Precessão e movimento giroscópico  1.6. Força gravitacional  1.6.1. Lei da gravitação universal de Newton  1.6.2. Energia potencial gravitacional  1.6.3. Mecânica orbital  1.6.4. Leis do movimento planetário de Kepler  1.6.5. Campo gravitacional e potencial  1.7. Fluid mechanics  1.7.1. Pressão e Princípio de Pascal  1.7.2. Flutuabilidade e o Princípio de Arquimedes  1.7.3. Dinâmica dos Fluidos e Princípio de Bernoulli  1.7.4. Viscosidade e Lei de Poiseuille  1.7.5. Tensão superficial e capilaridade  1.8. Oscilações e ondas  1.8.1. Movimento Harmônico Simples  1.8.2. Oscilações amortecidas e forçadas  1.8.3. Oscilações acopladas e modos comuns  1.8.4. Propriedades e tipos de ondas  1.8.5. Ondas Sonoras e o Efeito Doppler  1.8.6. Interferência de ondas e superposição
  2. Eletromagnetismo  2.1. Eletrostática  2.1.1. Carga elétrica e propriedades  2.1.2. Lei de Coulomb  2.1.3. Campo elétrico e potencial elétrico  2.1.4. Lei de Gauss  2.1.5. Capacitância e Dielétrico  2.1.6. Dipolo elétrico e energia potencial  2.2. Circuitos Elétricos  2.2.1. Corrente e Resistência  2.2.2. Lei de Ohm  2.2.3. Leis de Kirchhoff  2.2.4. Circuito RC  2.2.5. Circuits de CA e Reatância  2.2.6. Energia e potência elétrica  2.3. Magnetismo  2.3.1. Campos e Forças Magnéticas  2.3.2. Lei de Ampère  2.3.3. Momento de dipolo magnético  2.3.4. Lei de Biot-Savart  2.3.5. Materiais Magnéticos e Histerese  2.4. Indução eletromagnética  2.4.1. Lei de Faraday  2.4.2. Lei de Lenz  2.4.3. Autoindução e indução mútua  2.4.4. Transformadores e circuitos indutivos  2.5. Equações de Maxwell  2.5.1. Lei de Gauss para eletricidade  2.5.2. Lei de Gauss para o magnetismo  2.5.3. Lei da indução de Faraday  2.5.4. Lei de Ampere-Maxwell  2.5.5. Ondas eletromagnéticas
  3. Termodinâmica  3.1. Leis da Termodinâmica  3.1.1. Lei Zero da Termodinâmica  3.1.2. Primeira lei da termodinâmica  3.1.3. Segunda Lei  3.1.4. Terceira Lei  3.2. Calor e trabalho  3.2.1. Transferência de calor (condução, convecção, radiação)  3.2.2. Expansão térmica  3.2.3. Motores térmicos e refrigeradores  3.2.4. Ciclo de Carnot e eficiência  3.3. Mecânica estatística  3.3.1. Distribuição de Maxwell–Boltzmann  3.3.2. Entropia e Probabilidade  3.3.3. Função de partição  3.3.4. Estatísticas de Fermi–Dirac e Bose–Einstein
  4. Óptica  4.1. Óptica Geométrica  4.1.1. Reflexão e Refração  4.1.2. Espelhos e lentes  4.1.3. Instrumentos Ópticos  4.1.4. Princípio de Fermat  4.2. Óptica de ondas  4.2.1. Interferência em óptica de ondas  4.2.2. Difração  4.2.3. Polarização  4.2.4. Coerência e holografia
  5. Mecânica quântica  5.1. Dualidade onda-partícula  5.1.1. Radiação de corpo negro na dualidade onda-partícula em mecânica quântica  5.1.2. Efeito Fotoelétrico  5.1.3. Espalhamento Compton  5.1.4. Comprimento de onda de De Broglie  5.2. Equação de Schrödinger  5.2.1. Equação de Schrödinger independente do tempo  5.2.2. Partícula em uma caixa  5.2.3. Túnel Quântico  5.2.4. Poços e barreiras de potencial  5.3. Estados Quânticos  5.3.1. Função de onda  5.3.2. Operadores quânticos  5.3.3. Princípio da incerteza de Heisenberg  5.3.4. Momento angular e spin
  6. Relatividade  6.1. Relatividade especial  6.1.1. Transformações de Lorentz  6.1.2. Expansão do tempo e contração do comprimento  6.1.3. Energia relativística e momento  6.2. Relatividade Geral  6.2.1. Princípio da Equivalência  6.2.2. Métrica de Schwarzschild  6.2.3. Ondas gravitacionais  6.2.4. Buracos negros e horizontes de eventos
  7. Física do estado sólido  7.1. Estrutura cristalina  7.1.1. Redes de Bravais  7.1.2. Difração de raios X  7.1.3. Teoria das bandas  7.1.4. Fónons e vibrações da rede  7.2. Propriedades Elétricas e Magnéticas  7.2.1. Condutores, Semicondutores e Isolantes  7.2.2. Supercondutividade  7.2.3. Efeito Hall
  8. Física nuclear e de partículas  8.1. Estrutura Atômica  8.1.1. Modelo Atômico  8.1.2. Energia de ligação nuclear  8.2. Radioatividade  8.2.1. Decaimento alfa, beta, gama  8.2.2. Meia-vida  8.2.3. Fissão e Fusão Nuclear  8.3. Física de partículas  8.3.1. Modelo Padrão  8.3.2. Quarks e Léptons  8.3.3. antimatéria  8.3.4. Interações fundamentais
  9. Astrofísica e cosmologia  9.1. Evolução estelar  9.1.1. Formação estelar  9.1.2. Buracos negros e estrelas de nêutrons  9.1.3. Anãs brancas e supernovas  9.2. Cosmologia  9.2.1. The Big Bang Theory  9.2.2. Matéria escura e energia escura  9.2.3. Fundo cósmico de micro-ondas

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Decaimento alfa, beta, gama


Radioatividade é um fenômeno no qual núcleos atômicos instáveis liberam energia emitindo radiação. O conceito de radioatividade é fundamental para entender os processos que ocorrem dentro de um átomo, principalmente em relação ao seu núcleo. Existem três tipos principais de decaimento radioativo: decaimento alfa, decaimento beta e decaimento gama. Cada tipo de decaimento envolve diferentes partículas e energias que podem transformar o núcleo pai em um elemento ou isótopo diferente. O objetivo desta lição é explicar em detalhes os decaimentos alfa, beta e gama.

Decaimento alfa

O decaimento alfa é um tipo de decaimento radioativo em que um núcleo instável emite uma partícula alfa. Uma partícula alfa é composta por dois prótons e dois nêutrons, tornando-a semelhante ao núcleo de um átomo de hélio-4. Este tipo de decaimento é comum em isótopos mais pesados.

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

Aqui, X representa o núcleo original antes do decaimento, que tem número atômico Z e número de massa A. Após emitir uma partícula alfa, ele se transforma em um novo elemento Y com número atômico Z-2 e número de massa A-4.

X α Y

Exemplo: O Urânio-238 sofre decaimento alfa formando Tório-234:

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

Neste processo, o núcleo de urânio perde dois prótons e dois nêutrons e se transforma em tório.

Decaimento beta

O decaimento beta é um processo pelo qual uma partícula beta (elétron ou pósitron) é emitida do núcleo. Pode ocorrer em duas formas: decaimento beta-menos e decaimento beta-mais.

Decaimento beta-menos

No decaimento beta-menos, um nêutron se transforma em um próton, e um elétron e um antineutrino são emitidos. A fórmula que representa este decaimento é:

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

O número atômico aumenta em 1, resultando na transformação do elemento em outro elemento, enquanto o número de massa permanece inalterado.

X E-

Exemplo: O Carbono-14 sofre decaimento beta-menos formando Nitrogênio-14:

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

Um nêutron no núcleo de carbono é transformado em um próton, e um elétron (partícula beta) e um antineutrino são emitidos.

Decaimento beta-mais

No decaimento beta-mais, um próton se transforma em um nêutron, e um pósitron e um neutrino são emitidos. A fórmula é:

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

O número atômico diminui em 1, levando à formação de um novo elemento, mas o número de massa permanece constante.

X E+

Exemplo: O Sódio-22 sofre decaimento beta-mais formando Neônio-22:

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

Um próton no núcleo de sódio se converte em um nêutron, liberando um pósitron e um neutrino.

Decaimento gama

O decaimento gama ocorre quando um núcleo instável emite energia na forma de ondas eletromagnéticas de alta frequência, chamadas de raios gama. Ao contrário dos decaimentos alfa e beta, o decaimento gama não envolve a conversão de um elemento em outro. Ele geralmente segue outros tipos de decaimento, como o alfa ou beta, que é uma maneira de o núcleo filho liberar energia excedente.

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

O símbolo X^* denota o núcleo pai excitado antes do decaimento gama. O núcleo não se transforma em outro elemento; ele apenas passa de um estado excitado para um estado de energia mais baixo.

X* γ

Exemplo: O Tecnécio-99m emite um raio gama e se torna Tecnécio-99:

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

m representa um estado metaestável, um estado de maior energia. Emitindo um raio gama, o núcleo atinge uma configuração de energia mais estável.

Conclusão

Os decaimentos alfa, beta e gama são processos essenciais para se entender a estabilidade dos núcleos atômicos e a transformação de elementos em elementos com diferentes energias. O decaimento alfa reduz tanto a massa quanto o número atômico, levando à formação de um novo elemento. O decaimento beta resulta na conversão de nêutrons em prótons ou vice-versa, emitindo partículas beta no processo, o que transforma o elemento resultante. O decaimento gama ajuda na estabilização da energia emitindo radiação eletromagnética, sem mudar o próprio elemento. Esses processos não são apenas importantes para descobertas acadêmicas, mas têm aplicações práticas em imagem médica, geração de energia, terapia por radiação e muito mais, o que forma o alicerce da física nuclear. Através do entendimento e aplicação desses conceitos, ganhamos insights tanto sobre os blocos de construção fundamentais da matéria quanto sobre avanços tecnológicos inovadores.


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