Radiactividad

La radiactividad es un fenómeno natural que ocurre cuando los núcleos de ciertos elementos inestables, conocidos como radioisótopos, emiten partículas o radiación electromagnética de alta energía en forma de rayos alfa, beta y gamma. Estas partículas o radiaciones pueden tener efectos ionizantes en la materia con la que interactúan, lo que significa que pueden liberar electrones de los átomos y moléculas, alterando así su estructura y propiedades.

La fuerza nuclear fuerte

Es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, y esencialmente es la responsable de mantener unidos a los protones y a los neutrones en el núcleo, sobrepasando la fuerza de repulsión de cargas iguales que emite la fuerza electromagnética. Sin embargo, esta fuerza solo se puede percibir en distancias extremadamente cercanas. Dentro de esta área, la fuerza nuclear fuerte supera en varias escalas de magnitud a las demás fuerzas fundamentales, como la fuerza gravitatoria, o la fuerza electromagnética; pero en cuanto la distancia entre las partículas es mayor al femtómetro, esta interacción fuerte se vuelve casi inapreciable.

  

La fuerza nuclear débil

Es otra  de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, pero su término “débil” proviene de su campo de fuerza, el cual es 10 a la 13 veces menor que el de la fuerza nuclear fuerte, y es la encargada del intercambio de los bosones vectoriales medios, es decir, de las partículas W y Z, las cuales son partículas de intercambio masivo. 

Una de las cosas más importantes de esta fuerza es que es la promotora de que los átomos radiactivos experimentan decaimiento radiactivo con el tiempo, el cual es un proceso de optimización en el núcleo de una partícula, afectando a la relación de neutrones y protones.

La mayoría de los átomos en la Tierra son estables, principalmente debido a que tanto los protones como neutrones están ubicados equilibradamente. Sin embargo, existen también los inestables, y en cierto tipo de ellos, la composición del número de protones y neutrones en el núcleo es insuficiente para mantener unidas las partículas. Estos átomos inestables se denominan "átomos radiactivos", y cuando emiten energía en forma de radiación ionizante, se dice que "se descomponen" y causan la radioactividad. Estos no siempre tienen efectos negativos, de hecho, se usan en diversas áreas de estudio para "mejorar" la calidad de vida de las personas.

Existen dos tipos de radiaciones electromagnéticas, las ionizantes y las no ionizantes. El término ionizar hace referencia a “arrancar” electrones de otros átomos y por ende dañar su estructura interna. Las radiaciones ionizantes provenientes de partículas alfa, partículas beta, rayos X y rayos gamma poseen una frecuencia alta y corta longitud de onda, esto provoca que sean muy fuertes y nocivas, provocando así el deterioro celular y la destrucción del ADN, esto puede ocasionar la ruptura, duplicación, malformación y ausencia de cromosomas en el cuerpo, las mutaciones de los mismos provocan el aparecimiento de enfermedades anómalas como el Síndrome de Down y en casos más extremos el deterioro masivo de células/tejidos y órganos. La exposición excesiva a esta radiación puede causar infecciones hemorrágicas o anemia, deshidratación o desnutrición, esterilidad, descamación y quemaduras en la piel, cataratas, neumonía, deficiencias metabólicas, nefrosclerosis, nefritis, hipertensión, fallo renal, encefalopatías y mielopatías.

Por otro lado, encontramos a la radiación no ionizante cuya emisión de energía es más débil con longitud de onda más grande y baja frecuencia, en esta podemos resaltar a: Rayos ultravioleta (A, B y C), radiación visible, infrarroja, microondas y radiofrecuencias. Al ser más débiles no tienen la energía suficiente para arrancar electrones a otros átomos entonces no son nocivas como sus contrarias, sin embargo, no se las debe tomar a la ligera y se las debe tratar con precaución. La mayoría de estas no harían más que causar quemaduras o erupciones a la piel y daño en los ojos, otras incluso solo calentarían el cuerpo, pero otras más peligrosas como los rayos UV (los conocidos rayos solares) podrían causar a largo plazo efectos terribles como el cáncer sino se le tiene cuidado. 

Provienen de partículas alfas con capacidad de penetrar la materia a altas velocidades. Se conforma de 2 protones y neutrones, posee una carga positiva. Proviene de elementos radiactivos (radio, uranio y polonio). Puede agotar su energía a cortas distancias del átomo. El efecto en la salud de forma externa no es preocupante debido a que no atraviesa la piel pero de forma interna es de gran preocupación debido a que esta daña tejidos vivos sensibles y además libera su energía en las células causando problemas o daños en el ADN. 

Proveniente de partículas beta, las menos intensas al penetrar, es una partícula rápida con carga negativa (electrones) y positiva (positrones), poseen menos masa que los alfa pero son mucho más penetrante pero no penetra láminas de aluminio, se emite por átomos inestables (H, C), son menos dañinas para el tejido vivo y el ADN puesto que suele adherirse a la ropa pero si causan daños exteriores en la piel como quemaduras.

Los gamma son los fotones de altas energías que son liberando cuando hay ciertos procesos nucleares y es la más penetrante de todas, son conocidos como fotones por no poseer carga ni masa. y se obtiene de las capas externas del átomo. Tienen una energía bastante alta que las hace verse visibles, como una luz, está presente cuando se desintegran los rayos alfa y beta. De igual forma, es muy penetrable a la ropa y a la piel. Provocan ionización dentro del cuerpo humano y es gravemente dañino, como dato importante,  para evitar que traspase este rayo se necesita materiales densos como el plomo. 

Dentro de los aportes del Frances Pierre Curie encontramos que observó junto con su hermano Jacques que cuando se ejercía una presión sobre un cristal de cuarzo se producía un potencial eléctrico, a esto lo llamaron piezoelectricidad. Además, realizó estudios sobre el magnetismo y descubrió que las sustancias magnéticas a una cierta temperatura, conocida como el punto de Curie, pierden su magnetismo. 

Su esposa Marie Curie, es uno de los símbolos femeninos más fuertes de la historia, ella se interesó principalmente en las radiaciones que había descubierto Henri Becquerel, así que decidió estudiarlas desde una perspectiva diferente, comenzando por investigar cuáles eran los metales que emitían los extraños rayos de Becquerel. Después, estudió los minerales que se encontraban en la Escuela Industrial de Física y Química de París, además, quiso cuantificar el rayo que emitían, empleando la balanza de cuarzo piezoeléctrico para mediar las corrientes producidas. Con esto, pudo notar que uno de los minerales emitía los rayos de forma más intensa, así que colaboró junto con su esposo y en 1898 anunciaron el descubrimiento de dos nuevos elementos, al primero lo llamaron Polonio (por el país natal de Marie), el cual se desintegraba a gran velocidad, pero la pista de su existencia era la capacidad que tenía de emitir radiación; y al segundo lo denominaron Radio.

Después junto a Pierre y Becquerel, obtuvo el Premio Nobel de Física. De esta manera se abrió un gran campo de investigación que permitiría el descubrimiento del núcleo atómico. Por otra parte,  fue más reconocida con la aplicación de la radiactividad dentro de la medicina, idea visionaria de Pierre; a esto se lo conocía en Francia como “curieterapia”, era un tratamiento terapéutico que se basaba en la aplicación del radio. Ayudó a miles de personas en la primera guerra mundial con camionetas llamadas “pequeñas curies”, en ellas se encontraban sistemas de rayos X portátiles, los cuales fueron usados para realizar radiografías a los soldados con heridas de bala.

Ernest Rutherford y Frederick Soddy intentaban entender la radiactividad propuesta por los esposos Curie y Becquerel, hasta que con una serie de experimentos lograron demostrar que los materiales radiactivos de los átomos se desintegran, es decir, que los átomos de un elemento radiactivo se pueden transformar en otro elemento. En 1902 publicaron “La causa y naturaleza de la radiactividad”, rompiendo la creencia de que el átomo no se podía romper.