Vida media de un radionúclido

Qué es la vida media de un radionúclido

La palabra «núclido» (también escrita «nucleido») no viene del griego ni del latín médico habitual, sino de una propuesta mucho más reciente. La acuñó en 1947 el químico nuclear estadounidense Truman P. Kohman, en un breve artículo de la revista American Journal of Physics, para designar cualquier especie atómica definida por su número de protones y de neutrones, distinguiéndola deliberadamente del concepto de isótopo, centrado en las propiedades químicas. Un radionúclido es, sencillamente, un núclido cuyo núcleo resulta inestable y se desintegra emitiendo radiación.

La desintegración de un núcleo aislado es un suceso impredecible. Ningún átomo radiactivo envejece en el sentido habitual: la probabilidad de que se desintegre en el siguiente segundo es la misma hoy que dentro de mil años, mientras siga intacto. Esa ausencia de memoria es lo que permite tratar la desintegración de una muestra grande, formada por miles de millones de átomos, como un fenómeno estadístico previsible y describirlo mediante una ley exponencial.

Esa ley se remonta a 1902, cuando Ernest Rutherford y Frederick Soddy la formularon para explicar sus experimentos con la serie radiactiva del torio. Según su planteamiento, el número de núcleos que permanecen sin desintegrar en un instante t, N(t), se relaciona con el número inicial N0 mediante la expresión N(t) = N0e-λt, donde λ es la constante de desintegración, un valor característico de cada radionúclido. La vida media se deduce directamente de esa constante: T½ = ln2/λ, aproximadamente 0,693/λ. Es una ley probabilística, no un reloj mecánico.

Vida media física, biológica y efectiva

En medicina nuclear conviene distinguir tres magnitudes que se confunden con facilidad. La vida media física, o radiactiva, es la que se acaba de describir: una propiedad estrictamente nuclear, inmodificable por la temperatura, la presión o el compuesto químico en el que esté integrado el átomo. La vida media biológica, en cambio, no tiene relación con la radiactividad; mide la rapidez con la que el organismo elimina esa sustancia por las vías metabólicas normales, exactamente igual que haría con cualquier otro compuesto no radiactivo.

Cuando ambos procesos actúan a la vez, como ocurre con cualquier radiofármaco una vez administrado a un paciente, se habla de vida media efectiva, y se obtiene mediante 1/T efectiva = 1/T física + 1/T biológica. El yodo-131 ilustra bien la diferencia: su vida media física es de 8,04 días, pero el tiroides tarda mucho más en eliminarlo por vías metabólicas, con una vida media biológica en ese órgano próxima a los 138 días. El resultado queda mucho más cerca de la física que de la biológica, porque en una suma de inversos domina siempre el proceso más rápido de los dos.

Aplicaciones según la duración de la vida media

La duración de la vida media determina para qué sirve cada radionúclido. El tecnecio-99m, el isótopo más empleado en las pruebas de diagnóstico por imagen, tiene una vida media física de apenas seis horas, lo bastante corta como para limitar la dosis de radiación que recibe el paciente y lo bastante larga como para completar la exploración con margen. El flúor-18, utilizado en tomografía por emisión de positrones, se desintegra todavía más deprisa, en 110 minutos, una limitación que obliga a producirlo en instalaciones cercanas al lugar donde se va a administrar.

En el extremo opuesto se sitúan los radionúclidos de vida media larga. El carbono-14, con 5.730 años, carece de aplicación diagnóstica pero sostiene la datación por radiocarbono de restos orgánicos, mientras que otros isótopos, con vidas medias de miles de millones de años, permiten estimar la edad de formaciones geológicas enteras.

Preguntas frecuentes

¿De dónde procede la palabra «núclido»?

No tiene raíz clásica. La propuso en 1947 el químico Truman P. Kohman para nombrar cualquier especie atómica definida por su número de protones y neutrones, separando ese concepto del de isótopo.

¿Por qué la desintegración sigue una ley exponencial y no una cuenta atrás fija?

Porque cada núcleo se desintegra de forma independiente y sin memoria de cuánto tiempo lleva existiendo. No hay ningún mecanismo interno que «cuente» el tiempo transcurrido y dispare la desintegración al llegar a un plazo determinado. Lo único fijo es la probabilidad de desintegrarse por unidad de tiempo, la misma para todos los núcleos de un mismo radionúclido en cualquier momento. Con un número enorme de átomos, esa probabilidad constante se traduce, a escala de la muestra completa, en una disminución exponencial y predecible.

¿Influyen la temperatura o la presión en la vida media?

No. La desintegración nuclear depende únicamente del estado del núcleo atómico, no de su entorno físico ni de los enlaces químicos en los que participe el átomo; una reacción química nunca la acelera ni la frena.

¿Qué diferencia hay entre vida media física, biológica y efectiva?

La física es la del núcleo: fija, ajena a cualquier influencia externa. La biológica depende del metabolismo y la excreción, y varía de una persona a otra. Cuando ambas actúan juntas, el resultado es la vida media efectiva, siempre más corta que la menor de las dos por separado. El tritio lo muestra con claridad: su vida media física ronda los doce años, pero el organismo lo elimina en apenas diez días, así que la efectiva queda determinada casi por completo por la eliminación biológica.

¿Cuánto dura un átomo radiactivo concreto?

Eso no se puede predecir. La vida media describe el comportamiento de una población grande, no el de un átomo aislado: cada núcleo conserva la misma probabilidad de desintegrarse en cualquier instante, así que uno cualquiera puede sobrevivir mucho más que la vida media o desaparecer casi de inmediato.

Referencias

1. Kohman, T. P. Proposed New Word: Nuclide. American Journal of Physics, 15(4), 356-357, 1947. Cita histórica consultada a través de en.wiktionary.org. Verificada.
2. Damonte, L. C. Ley de decaimiento radiactivo. Universidad Nacional de La Plata, Departamento de Física. fisica.unlp.edu.ar. Verificada.
3. Georgia State University. Biological, Effective, and Physical Half-life. HyperPhysics. hyperphysics.phy-astr.gsu.edu. Verificada.
4. Foro Nuclear. ¿Cuáles son los isótopos más utilizados en medicina nuclear? foronuclear.org. Verificada.