Ley de Geiger-Nuttall

En física nuclear , la ley de Geiger-Nuttall o regla de Geiger-Nuttall relaciona la constante de desintegración de un isótopo radiactivo con la energía de las partículas alfa emitidas. En términos generales, establece que los isótopos de vida corta emiten partículas alfa más energéticas que los de vida larga.

Esta relación también muestra que la vida media depende exponencialmente de la energía de desintegración , de modo que cambios muy grandes en la vida media generan diferencias relativamente pequeñas en la energía de desintegración y, por lo tanto, en la energía de las partículas alfa. En la práctica, esto significa que las partículas alfa de todos los isótopos emisores de partículas alfa, con diferencias de varios órdenes de magnitud en su vida media, tienen, sin embargo, aproximadamente la misma energía de desintegración.

Formulada en 1911 por Hans Geiger y John Mitchell Nuttall como una relación entre la constante de desintegración y el alcance de las partículas alfa en el aire, ^{[ 1 ]} en su forma moderna ^{[ 2 ]} la ley de Geiger-Nuttall es

${\displaystyle \log _{10}T_{1/2}={\frac {A(Z)}{\sqrt {E}}}+B(Z)}$

dónde${\displaystyle T_{1/2}}$ν es la vida media , E la energía cinética total (de la partícula alfa y el núcleo hijo), y A y B son coeficientes que dependen del número atómico Z del isótopo. La ley funciona mejor para núcleos con número atómico par y masa atómica par . La tendencia se mantiene para núcleos par-impar, impar-par e impar-impar, pero no es tan pronunciada.

La ley de Geiger-Nuttall incluso se ha extendido para describir desintegraciones de cúmulos , ^{[ 3 ]} desintegraciones en las que se liberan núcleos atómicos más grandes que el helio, por ejemplo, silicio y carbono.

Una forma sencilla de deducir esta ley es considerar una partícula alfa en el núcleo atómico como una partícula dentro de una caja . La partícula se encuentra en un estado ligado debido a la presencia del potencial de interacción fuerte . Rebotará constantemente de un lado a otro, y debido a la posibilidad de tunelización cuántica de la onda a través de la barrera de potencial, cada vez que rebote, habrá una pequeña probabilidad de que escape.

El conocimiento de este efecto mecánico cuántico permite obtener esta ley, incluyendo los coeficientes, mediante cálculo directo. ^{[ 4 ]} Este cálculo fue realizado por primera vez por el físico George Gamow en 1928. ^{[ 5 ]}

• Desintegración alfa : tipo de desintegración radiactiva. Páginas que muestran breves descripciones de objetivos de redirección. 

• Weisstein, Eric Wolfgang (ed.). "Ley Geiger-Nuttall" . MundoCiencia .