Radiación a

Qué es la radiación alfa

El nombre no describe ninguna propiedad física de la partícula. En 1899, el físico Ernest Rutherford, entonces en la Universidad McGill de Montreal, comprobó que la radiación emitida por el uranio no era homogénea, sino que incluía al menos dos componentes con distinta capacidad de penetración. Llamó "alfa" a la que se absorbía con más facilidad, simplemente por ser la primera letra del alfabeto griego, y "beta" a la más penetrante. La elección fue una cuestión de conveniencia, no de significado.

Con el tiempo se demostró que aquellas partículas alfa eran, en realidad, núcleos de helio-4 completamente ionizados: dos protones y dos neutrones sin su envoltura de electrones, con una carga eléctrica positiva doble y una masa de cuatro unidades de masa atómica. Rutherford y Thomas Royds lo confirmaron experimentalmente en 1907, al capturar partículas alfa dentro de un tubo de cristal y comprobar, mediante el espectro del gas resultante, que se trataba efectivamente de helio.

Origen: la desintegración alfa

La radiación alfa procede de un proceso llamado desintegración alfa, propio de núcleos atómicos grandes y con exceso de masa. Cuando la repulsión eléctrica entre los protones del núcleo supera la capacidad de la fuerza nuclear fuerte para mantenerlos unidos, el átomo expulsa un grupo de dos protones y dos neutrones para ganar estabilidad. El átomo resultante pierde cuatro unidades de masa atómica y dos unidades de número atómico, con lo que se transforma en un elemento distinto: el uranio-238, por ejemplo, se convierte en torio-234 al emitir una partícula alfa.

Este mecanismo solo es posible en núcleos por encima de un tamaño mínimo. Los emisores alfa más conocidos, uranio, torio, radio y los elementos transuránicos, están entre los más pesados de la tabla periódica. Su presencia natural en la corteza terrestre explica que uranio y torio sean, junto al radón derivado de ellos, la principal fuente de radiación alfa a la que está expuesta la población de forma cotidiana.

Propiedades físicas y poder de penetración

Las partículas alfa emitidas en una desintegración típica tienen una energía cinética de entre 3 y 7 megaelectronvoltios y salen despedidas a una velocidad cercana al 5 % de la velocidad de la luz. Es una energía considerable para una sola partícula, pero su masa (varios miles de veces superior a la de un electrón) hace que se frenen con rapidez al chocar contra otras moléculas.

De ahí su escaso alcance. En el aire recorren solo unos centímetros; sobre la piel humana penetran apenas unas decenas de micrómetros, el equivalente a unas pocas capas celulares. Una hoja de papel, la capa córnea de la epidermis o unos centímetros de aire son barreras suficientes para detenerlas por completo. Precisamente por perder tanta energía en tan poco espacio, las partículas alfa producen una densidad de ionización muy alta allí donde sí logran interactuar con la materia.

Diferenciación con la radiación beta y la radiación gamma

Rutherford clasificó los tres tipos de radiación por su poder de penetración creciente: alfa, beta y gamma, en ese orden. La radiación beta, formada por electrones o positrones, pesa varios miles de veces menos que una partícula alfa y penetra bastante más, aunque queda detenida por unos milímetros de aluminio. La radiación gamma, de naturaleza electromagnética y sin masa ni carga, es la más penetrante de las tres y exige blindajes de plomo u hormigón.

Esta jerarquía de penetración se invierte cuando se mide el poder ionizante por unidad de recorrido. Ahí la partícula alfa es la más agresiva de las tres, muy por delante de la beta y la gamma. Por eso su riesgo real no está tanto en la exposición externa, fácilmente evitable, como en la posibilidad de que un emisor alfa se inhale o se ingiera y quede alojado dentro del organismo.

Preguntas frecuentes

¿Por qué se representa con la letra griega α?

Porque Rutherford, al bautizar en 1899 los dos componentes que había identificado en la radiación del uranio, recurrió simplemente a las dos primeras letras del alfabeto griego. No hay ninguna relación entre el nombre y las propiedades físicas de la partícula.

¿Puede la radiación alfa atravesar el cuerpo humano?

No, salvo que la fuente emisora se encuentre dentro del propio organismo. Externamente, la capa córnea de la piel ya basta para detenerla.

¿Qué elementos emiten radiación alfa de forma natural?

Principalmente el uranio y el torio presentes en la corteza terrestre, junto con el radio y el radón que derivan de su desintegración. El polonio-210, mucho menos abundante, es otro emisor alfa conocido, presente por ejemplo en el humo del tabaco.

¿Se usan las partículas alfa con algún fin práctico?

Sí. Su corto alcance las hace útiles en generadores termoeléctricos de radioisótopos, empleados en sondas espaciales, y en detectores de humo domésticos, donde una cantidad mínima de americio-241 ioniza el aire dentro de una pequeña cámara.

Referencias

1. Wikipedia. Partícula alfa
2. Wikipedia. Ernest Rutherford
3. UNIR. Cómo se descubrió la radiactividad
4. Consejo de Seguridad Nuclear. Las radiaciones