Cuando oímos la palabra radiactividad, pensamos automáticamente en centrales nucleares o bombas atómicas. La radiactividad nos evoca a algo peligroso, a residuos, a desastres, a cáncer… Sin embargo, esta línea de pensamiento sería equivalente a asociar el fuego con los incendios, el agua con las inundaciones, y los coches con accidentes de tráfico. En nuestra sociedad la radiactividad tiene connotaciones negativas, cuando realmente no sabemos muy bien qué es, cómo se produce, y todos los usos que se pueden hacer, y de hecho se hacen, de ella. Y además, el descubrimiento y el estudio de la radiactividad están en la base de nuestra comprensión última de la materia.

Como nos decía @maripuchi en su post Una docena de tablas periódicas distintas, todos los cuerpos, vivos o inertes, desde los microorganismos a las galaxias, están formados por átomos. Los átomos a su vez están compuestos básicamente por tres partículas elementales: electrones, protones y neutrones. Los protones y neutrones se encuentran en una región central muy pequeña, denominada núcleo, mientras que los electrones se mueven alrededor de él en una región con un diámetro 10.000 veces mayor. El núcleo atómico constituye una mota en el centro del átomo en el que se concentra prácticamente toda la masa del mismo, ya que los electrones tienen una masa unas 2.000 veces inferior a la de los protones y neutrones. Así que, si lo pensamos bien, la materia es en su mayoría vacío.

Los átomos con el mismo número de protones (lo que se conoce como número atómico) constituyen el mismo elemento químico. Es el diferente número de neutrones lo que determina que haya distintas variedades de un mismo elemento químico, llamados isótopos. El elemento más simple y que constituye las tres cuartas partes de la materia del universo es el hidrógeno, cuyo núcleo tiene únicamente un protón. Tiene dos isótopos más, el deuterio y tritio, con un neutrón y dos neutrones respectivamente. Ciertos isótopos con unas características nucleares especiales son los responsables de la radiactividad. A ver si con la siguiente docena de nociones básicas sobre la radiactividad conseguimos acercarnos un poco más ella.

1. Lo primero de todo, ¿qué es la radiactividad?

Ciertos isótopos, llamados radioisótopos o isótopos radiactivos, se caracterizan por experimentar cambios en su núcleo y emitir energía en el proceso en forma de radiación. Este fenómeno es lo que se conoce como radiactividad. Cuando el núcleo cambia su estructura se dice que experimenta una desintegración nuclear.
radiactividad

2. ¿Y por qué algunos átomos se “desintegran”?

El uso que los físicos damos a algunos términos no tiene nada que ver con lo que normalmente uno se imagina. Desintegrarse no significa volatilizarse y desaparecer. En la naturaleza todos los sistemas (átomos, moléculas, agregados, materiales en general) buscan un estado de mínima energía, que es aquel en el que se encuentran en equilibrio. Los radioisótopos no son estables y por ello van a tender a cambiar la composición de su núcleo, transformando protones en neutrones, neutrones en protones o incluso expulsándolos directamente del núcleo. Esta variación en la configuración nuclear es lo que se llama desintegración. Cuando el átomo se desintegra se transforma en un elemento químico diferente y emite radiación alfa, beta o gamma en el proceso.
tipos de desintegración nuclear

3. ¿Qué es la radiación alfa?

Los átomos muy pesados son todos inestables y tienden a transformarse en átomos menos pesados. La radiación alfa consiste en la expulsión de un núcleo de Helio, es decir, una partícula formada por dos neutrones y dos protones. Tras una desintegración alfa el elemento retrocede dos lugares dentro de la tabla periódica. Así, por ejemplo, el Polonio 212 que mató en Londres a un espía ruso hace unos años es emisor de partículas alfa. Las partículas alfa son frenadas por una simple hoja de papel. Sin embargo se convierten en un veneno letal, millones de veces más potente que el cianuro, cuando se introduce en el organismo.
radiación alfa

4. ¿Qué es la radiación beta ?

La radiación beta es la emisión de electrones o de positrones (que son antielectrones o electrones de carga positiva) que liberan los radioisótopos en dos procesos posibles.
Por una parte, la radiación beta negativa se da cuando el núcleo tiene un exceso de neutrones respecto a protones y entonces un neutrón se convierte en un protón y en un electrón, que es expulsado del átomo. Por otra parte, la radiación beta positiva se da cuando el núcleo tiene un exceso de protones respecto a neutrones y entonces un protón se convierte en un neutrón y en un positrón que también es expulsado del átomo.
Las partículas beta (electrones y positrones),muchos más ligeras que las alfa, son absorbidas por una delgada lámina de aluminio. Los isótopos emisores beta tienen muchas aplicaciones, especialmente en medicina. Por ejemplo, el Yodo 131 (emisor de electrones) se inyecta a los pacientes con hipertiroidismo o cáncer de tiroides y el Flúor 18 (emisor de positrones) es el responsable de las imágenes diagnósticas que se obtienen en los equipos de tomografía por emisión de positrones (PET), herramienta muy útil para el diagnóstico de muchas enfermedades.
radiación beta

5. ¿Qué son los rayos gamma?

Muchos isótopos al desintegrarse emiten también radiación electromagnética de muy alta energía o rayos gamma. Estos rayos resultan de gran interés en muchos campos debido a que tienen una penetración en los materiales muy superior a la de las partículas alfa y beta. Volviendo al campo de la medicina, en los servicios de radioterapia se utilizan los rayos gamma del Iridio 192 o del Cobalto 60 para matar las células malignas de muchos tumores.
rayos gamma

6. ¿Cómo cuantificamos lo radiactivo que es un material?

Cuando se tiene un material radiactivo, en función de su tamaño y de su composición, tendrá más o menos isótopos radiactivos. Para determinar lo “radiactivo” que es, se utiliza la actividad, definida como el número de desintegraciones nucleares que se dan por unidad de tiempo. La actividad es proporcional al número de isótopos radiactivos que contiene la muestra y va disminuyendo con el tiempo. De hecho, se ha demostrado que decae de forma exponencial a un ritmo que viene marcado por el periodo de semidesintegración, que es el tiempo que transcurre hasta que la actividad de una muestra de radiactiva decae a la mitad. El periodo de semidesintegración es característico de cada radioisótopo. Por ejemplo, el carbono 14, isótopo que se utiliza en las dataciones de los materiales orgánicos, tiene un periodo de semidesintegración de 5600 años, lo que significa que al cabo de 5600 años su actividad se ha reducido a la mitad y al cabo de 11200 años a la cuarta parte.
material radiactivo

7.¿En qué unidades se mide la actividad?

La unidad que se recomienda utilizar para la actividad es el becquerelio, que en 1 desintegración por segundo. Como la unidad es demasiado pequeña se suelen utilizar múltiplos de ella, como MBq (un millón de becquerelios) o GBq (mil millones de becquerelios). La unidad en la que históricamente se ha expresado la actividad es el Curio, que es la actividad contenida en un gramo de radio 226, isótopo con el que trabajó Marie Curie, y que equivale a 37 GBq.
en qué medimos la radiactividad

8. ¿Quién descubrió la radiactividad?

La radiactividad fue descubierta por Becquerel en 1896, pero su estudio y desarrollo se debe fundamentalmente a Marie y Pierre Curie que trabajaron con el Radio, el Torio y el Polonio, tres isótopos naturales. Años más tarde su hija Irene y su marido Jean Fredéric Joliot observaron que bombardeando núcleos estables con partículas alfa, se volvían radiactivos. Madre e hija recibieron sendos premios Nobel por sus avances en el estudio de la radiactividad, natural y artificial respectivamente. Durante toda la primera mitad del siglo XX los trabajos de muchos de los mejores físicos del momento se centraron en el estudio de los isótopos radiactivos. Ernest Rutherford, George de Hevesy, James Chadwick, Enrico Fermi, Lise Meitner… y muchos otros contribuyeron a establecer la composición de los átomos y al avance en la comprensión del origen y evolución del universo.
descubridores de la radiactividad

9. ¿Cuántos radioisótopos hay?

Según la teoría del Big Bang, tras la gran explosión, y pasando por diversas fases, se generaron gran variedad de isótopos. La mayoría de ellos eran inestables y se desintegraron para dar lugar a los 275 isótopos estables que existen actualmente. Sólo aquellos con periodos de semidesintegración muy altos han sobrevivido y son los que conocemos hoy como isótopos naturales.
Hoy en día somos capaces de producir isótopos radiactivos artificialmente. Lo podemos conseguir bombardeando núcleos estables o mediante el proceso de fisión, que consiste en dividir un átomo pesado en átomos más ligeros. En la actualidad se conocen más de 3500 isótopos diferentes, de los que sólo el 7% son estables. Sus periodos de semidesintegración varían entre una fracción de segundo y varios años. Muchos de ellos tienen multitud de aplicaciones prácticas, aunque algunos son meras curiosidades de laboratorio.
cuántos radioisótopos hay

10. ¿Cuál es el origen del símbolo radiactivo?

El símbolo que se utiliza para indicar la presencia de radiactividad fue diseñado por un equipo de ingenieros de la Universidad de California en 1946, con el objetivo de señalizar el peligro en los laboratorios en los que se trabajaba con materiales radiactivos. El círculo central representaba el átomo y tres líneas saliendo de él los tres tipos de radiación. Originalmente los colores eran magenta para el símbolo y azul para el fondo, pero tras muchos cambios y variantes debidos a disputas entre distintos grupos de científicos, el ANSI (American National Standards Institute) obligó a que el símbolo fuera el actual: icono negro y fondo amarillo.
símbolo de la radiactividad

11.¿Por qué la radiactividad puede resultar peligrosa?

La radiación que se emite en las desintegraciones nucleares es muy energética. Se considera radiación ionizante porque tanto las partículas alfa, como las beta como los rayos gamma tienen la suficiente energía como para arrancar los electrones de los átomos de la materia e ionizarlos cuando interaccionan con ella.
Estas ionizaciones a su vez pueden producir daños en el ADN de las células y bien destruirlo o inducir mutaciones en los genes. Si el número de mutaciones es lo suficientemente grande se puede llegar a generar cáncer, malformaciones en los descendientes de los individuos expuestos e incluso la muerte. Pero estos efectos se producen cuando los niveles de radiación son muy altos, como en el caso de la bomba sobre Hiroshima o el accidente que ocurrió en la central nuclear de Chernobyl. Con actividades bajas o las medidas de seguridad adecuadas, la probabilidad es tan pequeña que no puede discriminarse frente a otros agentes cancerígenos como el alcohol, el tabaco o la dieta.
es peligrosa la radiación?

12. ¿Por qué la radiactividad se ha convertido en una parte indispensable de nuestra vida diaria?

Prácticamente desde su descubrimiento los isótopos radiactivos han tenido muchas aplicaciones y hoy en día constituyen una herramienta muy útil en infinidad de campos. Además de que las centrales nucleares nos aportan actualmente el 14% de la energía eléctrica que se genera en el mundo, los radioisótopos han revolucionado la medicina, tanto en lo referente al diagnóstico como a la terapia, se utilizan para controles de calidad en la industria, conservación de los alimentos, preservación de obras de arte, control de plagas… Vamos, que todas sus aplicaciones darían por lo menos para otra docena de.
radiactividad cotidiana



La radiactividad, de gran relevancia en el ámbito científico y tecnológico, es a la vez un tema controvertido y polémico, con implicaciones sociales y económicas que no debería afrontarse nunca desde el desconocimiento y la desinformación. Espero estas líneas hayan contribuido a despertar el interés por este campo tan apasionante que no deja indiferente a nadie.

Los dibujos y fotografía destacada son de la autora del post.



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Sobre Naia Pereda


Doctora en Ciencias Físicas por la UPV/EHU. Físico médico en el hospital de Basurto de Bilbao. Le gusta estar con sus cuatro niños, correr, nadar, escribir y muchas otras cosas.