Descubriendo la Radiactividad: Procesos Nucleares y Datación Geológica

Introducción a los Procesos Radiactivos y la Datación

Este documento explora los principios fundamentales de la radiactividad, los procesos nucleares clave como la desintegración alfa y la fisión nuclear, y cómo la ley de la radiactividad permite la datación de materiales geológicos.

Desintegración Alfa (α)

La desintegración alfa genera una gran cantidad de calor, que a menudo se traduce en la emisión de rayos gamma (γ).

Se produce fundamentalmente en radionucleidos con número atómico superior a 18, así como en otros de bajo número atómico como el helio (He), litio (Li) y berilio (Be).

Este proceso ocurre en minerales de uranio y torio a lo largo de una cadena de desintegración compleja, cuyo producto final es el plomo. Por ejemplo, la desintegración del uranio-238 (U-238) implica 17 términos intermedios y culmina en plomo-206 (Pb-206).

Procesos Nucleares: Fisión y Fusión

Existen dos procesos nucleares distintos que liberan una gran cantidad de energía:

• Fusión Nuclear: Consiste en la unión o reacción de dos núcleos atómicos ligeros para formar uno más pesado.
• Fisión Nuclear: Implica el bombardeo de un núcleo atómico pesado (generalmente por neutrones), lo que provoca su división y la generación de una cadena de nucleidos. Este proceso puede ocurrir de dos formas:
  • Natural: En elementos radiactivos que se encuentran en la naturaleza.
  • Artificial: En los reactores de las centrales nucleares. Aquí, una reacción en cadena controlada genera una inmensa cantidad de energía, principalmente electricidad, aunque conlleva un riesgo considerable.

La Ley de la Radiactividad y la Datación Radiométrica

La Ley de la Radiactividad, descubierta por Rutherford y Soddy, establece que la velocidad de desintegración de un núcleo radiactivo es directamente proporcional al número de nucleidos presentes en un momento dado. La constante de desintegración (λ) representa la probabilidad de desintegración por unidad de tiempo, y el signo negativo en su formulación indica que el número de nucleidos disminuye con el tiempo.

Las determinaciones de la constante de desintegración (λ) para diversos elementos han permitido establecer métodos de datación radiométrica:

Métodos de Datación Radiométrica

• Método Rubidio-Estroncio (Rb-Sr)

  • La vida media de la serie de desintegración del Rubidio-87 (⁸⁷Rb) es de 47.000 millones de años (Ma).
  • Para su aplicación, se deben utilizar rocas con edades superiores a los 8 Ma, a menos que contengan una gran cantidad de rubidio, en cuyo caso se pueden datar materiales de hasta 4-5 Ma.
  • Es especialmente útil para datar rocas metamórficas, aunque también se aplica a algunas rocas ígneas ácidas ricas en rubidio.
  • No es adecuado para rocas básicas, ya que son pobres en rubidio.

• Método Potasio-Argón (K-Ar)

  • La vida media del Potasio-40 (⁴⁰K) es de 1.300 millones de años (Ma).
  • Se utiliza comúnmente para datar rocas con edades relativamente jóvenes, desde 1 millón de años, dependiendo de la precisión en la medición del argón y su diferenciación del argón atmosférico.
  • Es aplicable a rocas metamórficas o volcánicas.
  • El principal inconveniente es la posible pérdida de argón por difusión.