lunes, 5 de mayo de 2008

¿Las sustancias radioactivas brillan?

Nota extraida de "El Tamiz" (mi pagina de cabecera):


Falacias: Las sustancias radiactivas brillan

Como sabéis los “habituales”, en Falacias tratamos de desmontar mitos e ideas falsas más o menos extendidas utilizando el razonamiento lógico cuando es posible. Por cierto, si no conoces esta serie y piensas que el nombre de “Falacias” es incorrecto porque esa palabra tiene un significado diferente en el DRAE, o bien crees que me las doy de iluminado y nadie cree estas cosas, te pido que leas la descripción de la serie antes de seguir.

La Falacia de hoy tiene que ver con la radiactividad. En muchas películas de cine y televisión se ven sustancias radiactivas –por ejemplo, barras de uranio, residuos nucleares, etc.– que brillan con un color verdoso o azulado (según la versión). La idea viene a ser más o menos ésta: cuando algo es radiactivo emite radiación con tal energía que brilla en la oscuridad o incluso a la luz del día con luz verde (o en algunas versiones, azul).

Mentira.

El error del argumento es que, irónicamente, cuando la radiación emitida por algo es muy, muy energética dejas de ver esa radiación. Nuestros ojos son capaces de detectar radiación electromagnética en un rango de frecuencias (es decir, energía por cada fotón) muy determinado, lo que denominamos radiación visible o luz. Los fotones con menos energía (por ejemplo, radiación de microondas) son invisibles para nosotros, y los de mayor energía (como la radiación gamma) también.

Electrom 
Espectro electromagnético. Crédito: Louis Keiner (CC Attribution-Sharealike 2.5 License).

Las sustancias radiactivas lo son por ser isótopos inestables de algún elemento: al cabo de cierto tiempo se produce en su núcleo una reacción nuclear que deja al átomo con menos masa de la que tenía antes. Ese exceso de masa puede ser emitido en forma de partículas materiales o convertirse en energía y ser emitido en forma de radiación electromagnética.

Las partículas materiales emitidas pueden ser de dos tipos: los núcleos de helio (dos protones y dos neutrones) se denominan radiación alfa, mientras que los electrones se denominan radiación beta. Ambos nombres son algo engañosos, y se deben a que cuando se nombraron esas emisiones no se sabía de qué se trataba en cada caso. De cualquier modo, ni qué decir tiene que nuestros ojos no son capaces de detectar ni los núcleos de helio ni los electrones, de modo que si algo está emitiendo unos u otros no ves absolutamente nada.

La radiación (que se denominó en su momento, de manera coherente con las otras dos, radiación gamma) es, efectivamente, radiación electromagnética, pero cada fotón de esta radiación tiene una energía tan gigantesca comparada con los que podemos ver con los ojos que no hay posibilidad de verlos. Un fotón visible tiene una energía típica de unos 10 eV. Un fotón gamma tiene una energía de unos 100.000 eV… diez mil veces más energía. Por eso precisamente son peligrosos para nosotros, por tener tanta energía. Sin embargo, irónicamente son tan energéticos que las neuronas fotorreceptoras del ojo no son capaces de detectarlos (puedes imaginarlo así — la oscilación de estos fotones es tan veloz que “el ojo no es capaz de verla”).

La razón de que estos fotones sean tan energéticos es que la masa es una forma tremendamente concentrada de energía: por pequeña que sea la masa que se desintegra en una reacción nuclear de este tipo, la energía involucrada es muy grande, de modo que los fotones emitidos son increíblemente energéticos: muy lejanos de los del espectro visible.

Es decir, cuanto más energía tengan los fotones emitidos por una sustancia radiactiva más lejos estarán de los fotones visibles, de modo que nunca podríamos verla. Sin embargo, una vez desmontada la idea falsa, ¿por qué nos bombardean continuamente con cosas radiactivas que brillan en verde o azul?

Existen dos razones, una más antigua que la otra, asociadas a las dos versiones de la Falacia. La primera de las razones es que las primeras experiencias de la gente con sustancias radiactivas en la vida cotidiana se produjo con algo que brillaba con un color verde: de hecho, con lo que podríamos llamar “verde radiactivo”.

La gente asoció hasta tal punto “radiactividad” con “brillo verde” que Los Simpsons siguen mostrando barras de uranio verde brillante. En fin, no es la única falsedad científica de la que peca la serie, también han propagado el mito de los desagües y el efecto de Coriolis. Sí, ya sé que una serie de dibujos animados no tiene por qué tener rigor científico, pero es una pena que la gente se quede con lo que ve en ella y se propaguen este tipo de ideas sin sentido.

En cualquier caso, lo que sucedió fue lo siguiente: a principios del siglo XX se observó un efecto interesante. Cuando se mezclaba polvo de radio con sulfuro de zinc, se obtenía una pintura que brillaba con un color verde característico, muy visible en la oscuridad. Una empresa estadounidense, la US Radium Corporation, se dedicó a producir esta pintura (que llamaban Undark) y a fabricar relojes que podían leerse en la oscuridad. Este tipo de pinturas se llamanradioluminiscentes, y el efecto se denomina radioluminiscencia… pero lo que está brillando no es el radio.

Lo que sucede es lo siguiente: el radio-226 que se emplea en la pintura es inestable y sufre ladesintegración beta, en la que emite electrones muy energéticos. Estos electrones chocan con los átomos circundantes de zinc y azufre, que los absorben: al cabo de un tiempo muy corto desprenden la energía absorbida en forma de fotones del espectro visible, es decir, luz — luz de color “verde radiactivo”.

Cuando hablemos del radio en Conoce tus elementos (¡todavía faltan meses para llegar!) hablaremos del horror que el uso de este tipo de pintura supuso para las pobres mujeres que pintaban los relojes. Los científicos que habían diseñado la pintura se cuidaban muy mucho de no estar cerca del radio sin protección, pero las mujeres que pintaban los relojes no eran informadas del peligro de estar expuesto a la radiación beta del radio y se pintaban las uñas y los labios con la pintura “brillante” para asombrar a sus amigos y familiares. Pero de las dos cosas que estaban recibiendo (luz verde y electrones), la luz verde era emitida por el sulfuro de zinc y era inocua, mientras que los electrones –invisibles– eran emitidos por el radio y muy peligrosos.

La radioluminiscencia no sólo se produce con radio y sulfuro de zinc. El tritio (un isótopo inestable del hidrógeno) también emite radiación beta, aunque bastante menos energética que el radio-226. Si se pinta el interior de un recipiente de cristal con pintura que contenga fósforo y en el interior se introduce tritio, los electrones emitidos por el tritio excitan los átomos de fósforo, que brillaentonces con esa luz verde característica:

Tritium 
Tubo pintado con fósforo y lleno de tritio.

Pero, una vez más, lo que brilla es el fósforo, que no es radiactivo. En efecto, el brillo no existiría sin que estuviera involucrado un isótopo radiactivo, pero la Falacia consiste en que, por un lado, no es él el que brilla, y por otro (y más importante) si tuvieras un bloque de radio en la mano, o una botella llena de tritio sin sustancias “marcadoras” añadidas, no verías absolutamente nada especial ni brillo de ningún tipo. Hace falta añadir otras sustancias especiales que capturan las partículas emitidas y emiten a su vez luz.

Por cierto, sigue habiendo relojes que utilizan tritio y fósforo para hacer brillar sus agujas en la oscuridad, pero el radio ya no se usa, ¡menos mal! La cuestión es que la emisión beta del tritio es poco energética y las paredes del reloj la absorben casi completamente. Sin embargo, aunque el peligro de recibir radiación beta es muy pequeño, poco a poco se está tendiendo a fabricar este tipo de relojes con pinturas fosforescentes en vez de radioluminiscentes.

Una versión algo más educada –pero también falsa– de la idea es la que dice que las sustancias radiactivas (como el uranio “caliente” en una central nuclear) brillan, pero con luz azul, no verde. Una vez más, hay una semilla de verdad ahí, pero la afirmación es mentira.

Radiación de Cherenkov

Cuando ves un brillo azulado en la piscina de un reactor nuclear, lo que está brillando no es el uranio, es el agua. Si eres un lector habitual de El Tamiz ya sabes la razón: ese brillo es la parte visible de la radiación de Čerenkov, emitida por el agua al ser atravesada por electrones muy veloces, de forma algo similar al estampido sónico en el aire.

Si sacas una pastilla de uranio de la piscina y la secas, no brilla “radiactivamente”. Ni en verde ni en azul ni en rosa fosforito — que no brille no quiere decir que no esté emitiendo nada, sino que lo que emite no es detectable por tus ojos.

Naturalmente, si una sustancia radiactiva se calienta mucho –independientemente de la causa– brillará con luz rojiza, amarillenta, azulada, blanca, etc. dependiendo de su temperatura; pero lo que estás viendo no es más que lo que ves cuando calientas un clavo al rojo vivo, y no es radiactividad. La radiactividad no se ve — tiene demasiada energía para eso.



Si te gusto esta nota, podes suscribirte por medio de las siguientes opciones


Las personas que visitaron este post también leyeron: