Radiación b

Qué es la radiación beta

Rutherford acuñó el nombre en 1899, en el mismo trabajo en el que distinguió por primera vez dos componentes en la radiación del uranio. A la más fácilmente absorbida la llamó alfa; a la que penetraba unas cien veces más, beta, siguiendo simplemente el orden del alfabeto griego. La identidad física de esta segunda radiación tardó algo más en aclararse: en 1900, Henri Becquerel midió su relación entre masa y carga eléctrica y comprobó que coincidía con la del electrón, recién descubierto por J. J. Thomson.

Una partícula beta, por tanto, no es más que un electrón o un positrón expulsado desde el núcleo de un átomo, no desde sus capas electrónicas. Esa procedencia nuclear es lo que la distingue de cualquier electrón "corriente" y explica por qué se le da un nombre propio en lugar de llamarla simplemente electrón.

Origen: la desintegración beta

Existen dos variantes del proceso, según qué desequilibrio presente el núcleo. En la desintegración beta menos, un núcleo con exceso de neutrones convierte uno de ellos en un protón, y en el proceso emite un electrón y un antineutrino. El número atómico del átomo aumenta en una unidad (se transforma en el elemento siguiente de la tabla periódica), mientras que el número másico no varía: es el mecanismo detrás de la datación por carbono-14, en la que el carbono-14 se transforma en nitrógeno-14.

En la desintegración beta más, ocurre lo contrario: un protón se convierte en neutrón y el núcleo libera un positrón (la antipartícula del electrón) junto con un neutrino. Aquí el número atómico disminuye en una unidad. Este segundo mecanismo se descubrió más tarde, en 1934, obra de Irène y Frédéric Joliot-Curie, y resultaría decisivo décadas después para el desarrollo de la tomografía por emisión de positrones.

Propiedades físicas y poder de penetración

Las partículas alfa emiten siempre con una energía prácticamente fija para cada isótopo. La beta no: su energía cinética puede tomar cualquier valor dentro de un rango continuo, desde casi cero hasta un máximo característico de cada desintegración, habitualmente entre unos cientos de kiloelectronvoltios y unos pocos megaelectronvoltios. Esta variabilidad desconcertó a los físicos durante más de dos décadas, hasta que Wolfgang Pauli propuso en 1930 la existencia del neutrino para explicar la energía que parecía perderse en el proceso.

Por su masa, miles de veces menor que la de una partícula alfa, la beta penetra bastante más en la materia. En el aire puede recorrer alrededor de un metro; en tejido biológico, hasta un centímetro. Una lámina de unos pocos milímetros de aluminio, o unos cinco milímetros de metacrilato, basta para detenerla. Conviene no confundir ese blindaje ligero con una ausencia total de riesgo: al frenarse, los electrones beta generan rayos X secundarios de frenado, más penetrantes que la propia partícula beta original.

Diferenciación con la radiación alfa y la radiación gamma

Las tres radiaciones clásicas se ordenan de menor a mayor penetración como alfa, beta y gamma. El poder ionizante por unidad de recorrido sigue el orden contrario. La partícula beta ocupa la posición intermedia en ambos sentidos: penetra más que la alfa mas no tanto como los rayos gamma, e ioniza menos que la alfa pero más que la radiación electromagnética de igual energía.

También difieren en su papel dentro de la medicina nuclear actual. Mientras que la radiación alfa se estudia sobre todo por su peligrosidad en caso de inhalación o ingestión, los emisores beta más se han convertido en una herramienta diagnóstica de primer orden: los positrones que liberan son la fuente física de las imágenes obtenidas mediante tomografía por emisión de positrones.

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre una partícula beta y un electrón cualquiera?

Ninguna en sus propiedades físicas: ambos son electrones (o positrones) idénticos. La diferencia está en el origen. Una partícula beta procede del núcleo atómico, mientras que los electrones habituales ocupan los orbitales que rodean ese núcleo.

¿Se puede blindar fácilmente la radiación beta?

Sí, con materiales ligeros como el aluminio o el metacrilato. Conviene evitar el plomo puro como único blindaje: al frenar electrones de alta energía, genera rayos X secundarios que conviene atenuar después con otro material.

¿Qué elemento se utiliza como referencia de emisor beta?

El estroncio-90 es uno de los emisores beta más citados en la literatura técnica, junto con el fósforo-32 y el carbono-14, este último célebre por su papel en la datación arqueológica.

¿Cuándo se descubrió la desintegración beta más?

En 1934, quince años después de que Rutherford hubiera identificado la beta menos. El hallazgo se debe al matrimonio formado por Irène y Frédéric Joliot-Curie, hija y yerno de Marie Curie.

Referencias

1. Wikipedia. Partícula beta
2. Wikipedia. Desintegración beta
3. Wikipedia. Ernest Rutherford
4. Consejo de Seguridad Nuclear. Las radiaciones