Considere uma coleção de átomos de Cs-137. Os núcleos de Cs-137 sofrem decaimento beta^-, transformando-se em núcleos de Ba-137 que se encontram no estado excitado. Depois de pouco tempo, os núcleos de Ba-137 decaem para o estado fundamental. Os cientistas estão monitorando este processo, equipados pelos detectores de raios X e de raios gamma.
Descreve o processo em átomo Ba-137 se somente os raios X fossem detectados.

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.

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:
^137Ba^* ;longrightarrow; ^137Ba + gamma
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:
  1. O Ba-137* transfere energia de excitação a um elétron interno (por exemplo, da camada K).
  2. Esse elétron ganha energia suficiente e é expulso (é o chamado elétron de conversão interna).
  3. Ficou um buraco na camada interna (por ex. falta elétron na K).
  4. 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).

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.

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