Você sabia que a radioatividade está presente onde menos imaginamos? Por isso quero te explicar sobre a radioatividade e o decaimento cluster.
Nesse momento, eu e você estamos expostos a ela e acredite, até mesmo emitindo radiação. Que radiantes estamos hoje não? Mas não se preocupe Gás Nobre, essa radiação que emitimos é praticamente desprezível e apesar da exposição à radiação oferecer riscos à saúde, estes só são ocasionados quando somos expostos a altas taxas da mesma, como o que aconteceu nos desastres de Chernobyl em 1986 e Fukushima em 2011, em que houve ruptura dos reatores nucleares das usinas e que a população local teve que ser evacuada imediatamente.
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A Radioatividade é um processo natural e espontâneo e nada mais é que a liberação de energia de um núcleo atômico instável, por isso, até mesmo nós, emitimos um pouquinho de radiação. Um núcleo de um átomo é instável quando há um número desigual de prótons e nêutrons e para que haja estabilidade, ocorre à emissão de radiação através de reações nucleares.
Estas reações nucleares consistem num processo chamado decaimento radioativo, onde o isótopo radioativo decai formando novos isótopos de menor massa (A) e/ou número atômico (Z) e liberando partículas alfa (4α2) ou beta (0β-1). No entanto, em alguns casos raros, pode ocorrer o chamado Decaimento Cluster, onde o isótopo radioativo emite uma partícula mais pesada que uma partícula alfa, com Z > 6.
O decaimento radioativo, assim como a radioatividade, é um processo natural, e uma de suas aplicações é a datação de objetos antigos e até mesmo fósseis. A massa de uma amostra de um isótopo radioativo decai pela metade após um período específico de tempo, que varia para cada isótopo, chamamos este espaço de tempo de meia vida, que pode variar desde milésimos de segundos, para o 215Po (1,75 . 10-3s) , até bilhões de anos, para o 238U (4,5 . 109 anos).
Entre os processos de decaimento radioativo, temos a Decadência Cluster (Radioatividade de partícula pesada), que é um tipo de decaimento onde o isótopo emite um fragmento de Z > 6, ou seja, superior ao de uma partícula alfa (Z=2), mas ainda assim menor que os fragmentos gerados por uma fissão binária típica.
Por exemplo:
Na fissão binária do 235U92, temos:
235U92 + 1n0 = 142Ba56 + 91K36 + 3 1n0 + energia
Enquanto no Decaimento Cluster do 223Ra88, temos:
223Ra88 = 14C6 + 209Pb82
Podemos observar que o menor fragmento liberado no decaimento cluster do 223Ra (14C6) é maior que uma partícula alfa (4α2), mas muito menor do que os fragmentos liberados pela fissão nuclear do 235U (142Ba56; 91K36).
Diversos isótopos pesados (A > 221) emitem radiação Cluster, liberando outros fragmentos além do 14C, como: 20O, 23F, 24Ne, 28Mg e 32Si. Na tabela abaixo, podemos observar alguns isótopos radioativos que possuem radioatividade cluster e seus respectivos modos de decaimento.
O decaimento cluster é um evento raro que compete com a emissão de partículas alfa, a probabilidade de ocorrer decadência cluster é de 10-9 a 10-17 da probabilidade do decaimento alfa. No entanto, como podemos observar na tabela acima, quando ocorre, este processo gera espécies químicas que possuem ou número de prótons igual a 82 ou de nêutrons igual a 126 ou ambos, como o caso do 208Pb (Z=82; N=126), exceto para o decaimento do 225Ac, que gera 211Bi (Z=83, N=128).
Devido à raridade da radioatividade cluster em comparação ao decaimento alfa, a detecção desta radiação se dá sobre a presença de uma emissão de radiação alfa relativamente alta e apenas com o uso de detectores insensíveis a partículas alfa (4α2).
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Referências:
HOOSHYAR, M. A.; REICHSTEIN, I.; MALIK, F. B.; Nuclear Fission and Cluster Radioactivity: An Energy-Density Functional Approach. Springer, 2005
L’ANNUNZIATA, Michael F.; Handbook of Radioactivity Analysis – Chapter 1: Radiation Physics and Radionuclide Decay. Elsevier Inc, 2012.
