Considere uma coleção de átomos de Cs-137. Os núcleos de Cs-137 sofrem decaimento
, transformando-se em núcleos de Ba-137 que se encontram no estado excitado. Depois de pouco tempo, os núcleos de
decaem para o estado fundamental. Os cientistas estão monitorando este processo, equipados pelos detectores de raios X e de raios
.
Descreve o processo em átomo
se somente os raios X fossem detectados.
Descreve o processo em átomo
Passo 1
Beleza, vamos recapitular o que o exercício pede. Temos um núcleo de Cs-137 que decai por β⁻ para Ba-137 num estado excitado. Logo depois, o Ba-137 “relaxa” pro estado fundamental, normalmente emitindo um fóton γ. Os cientistas medem tanto raios X quanto γ. A pergunta é: se apenas os raios X forem vistos, o que rolou no átomo de Ba-137?
Conteúdo: decaimento nuclear (estado excitado → estado fundamental) e modos de desexcitação (emissão γ vs conversão interna + emissão de raios X). Vamos precisar entender e explicar o que é conversão interna e como ela gera raios X.
Conteúdo: decaimento nuclear (estado excitado → estado fundamental) e modos de desexcitação (emissão γ vs conversão interna + emissão de raios X). Vamos precisar entender e explicar o que é conversão interna e como ela gera raios X.
Passo 2
Quando um núcleo excitado perde energia, o caminho mais comum é emitir um fóton γ. Esse fóton tem energia igual à diferença entre os níveis nucleares. Em símbolo:
Mas existe um concorrente desse processo chamado conversão interna (CI): em vez de mandar pra fora um fóton γ, o núcleo transfere energia diretamente a um elétron de baixa camada (K, L, etc.), ejetando-o do átomo.
Passo 3
Na conversão interna, acontece o seguinte passo a passo:
- O Ba-137* transfere energia de excitação a um elétron interno (por exemplo, da camada K).
- Esse elétron ganha energia suficiente e é expulso (é o chamado elétron de conversão interna).
- Ficou um buraco na camada interna (por ex. falta elétron na K).
- Elétrons de camadas superiores (L, M, …) “caem” pra preencher essa vaga, emitindo raios X característicos do bário.
Ou seja, em vez de ver γ, vemos só raios X da cascata eletrônica.
Passo 4
Por que só raios X?
– Se a CI vencer (taxa de CI > taxa de emissão γ), não sai fóton γ.
– O átomo fica ionizado (sem o elétron interno), e aí a nuvem eletrônica reacomoda, gerando raios X.
– Os detectores então registram somente esses raios X de energia típica do bário (por exemplo, linhas Kα, Kβ).
– Se a CI vencer (taxa de CI > taxa de emissão γ), não sai fóton γ.
– O átomo fica ionizado (sem o elétron interno), e aí a nuvem eletrônica reacomoda, gerando raios X.
– Os detectores então registram somente esses raios X de energia típica do bário (por exemplo, linhas Kα, Kβ).
Resposta
Se só aparecerem raios X, o Ba-137 em vez de emitir um fóton γ desexcita por conversão interna. O núcleo entrega a energia a um elétron interno, esse elétron é expulso, e a reconfiguração dos elétrons externos gera os raios X característicos do bário.