La carga de las partículas radiactivas

Experientia docet El núcleo Artículo 7 de 15

Foto: Divjot Ratra on Unsplash

Otro experimento realizado para estudiar los rayos emitidos en la radioactividad fue hacerlos pasar por un campo magnético para ver hasta qué punto se desviaban de sus direcciones iniciales por la acción del campo. Este método llegó a proporcionar una de las herramientas más utilizadas para el estudio de eventos atómicos y nucleares. Se basa en el hecho ahora familiar de que actúa una fuerza sobre una partícula cargada cuando esta se mueve a través de un campo magnético. Esta fuerza siempre actúa en ángulo recto con respecto a la dirección de movimiento de la partícula cargada. De aquí que la partícula experimente una desviación continua y, si pasa a través de un campo uniforme en ángulo recto, se mueva siguiendo un arco de círculo.

Esta propiedad había sido utilizada en la década de 1890 por J.J. Thomson en sus estudios sobre los rayos catódicos. Demostró que estos rayos consisten en partículas muy pequeñas cargadas negativamente, o electrones. Becquerel, los Curies y otros descubrieron que los rayos alfa, beta y gamma se comportaban de manera diferente en un campo magnético. El comportamiento de los rayos se ilustra en la figura siguiente.

Efectos de un campo magnético sobre las partículas radiactivas. a) Los rayos alfa, beta y gamma de una muestra radiactiva se hacen pasar por un campo magnético uniforme y en ángulo recto a la dirección de propagación. b) Sin campo magnético. c) Con un campo magnético débil. d) Con un campo magnético más fuerte. e) Con un campo magnético muy fuerte. Fuente: Cassidy Physics Library

Supongamos que colocamos una muestra de material radioactivo, uranio por ejemplo, en el fondo de un agujero estrecho y algo profundo que hemos hecho en un bloque de plomo. Por la boca del agujero saldrá un haz estrecho de rayos alfa, beta y gamma. Si colocamos un campo magnético lo suficientemente fuerte y uniforme (como en los últimos dos dibujos), los tres tipos de rayos seguirán trayectorias diferentes. Los rayos gamma continúan en línea recta sin ninguna desviación. Los rayos beta se desviarán hacia un lado, moviéndose en arcos circulares de radios diferentes. Los rayos alfa se desviarán ligeramente hacia el otro lado, moviéndose en un arco circular de gran radio [1]

La dirección de la desviación de los rayos beta en dicho campo magnético es la misma que se observó anteriormente en los estudios de Thomson sobre las propiedades de los rayos catódicos. Se concluyó, por lo tanto, que los rayos beta, como los rayos catódicos, consisten en partículas cargadas negativamente. [2]

Como la dirección de la desviación de los rayos alfa era opuesta a la de los rayos gamma, se deduce que los rayos alfa consisten en partículas cargadas positivamente. Como los rayos gamma no se desvían en absoluto, se sigue que son neutros, es decir, no tienen carga eléctrica neta.[3][4]

Notas:

[1] El experimento no se hace en el vacío, por lo que tras pasar por el campo magnético el aire los absorbe rápidamente.

[2] Los Curies confirmaron la carga negativa de los rayos gamma en 1900 usando un electroscopio.

[3] La radiación electromagnética es neutra, al igual que las partículas que transportan cantidades iguales de carga positiva y negativa.

[4] No se puede sacar ninguna conclusión de este tipo de experimento sobre si los rayos gamma son, o no, partículas.

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance

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