Vida media del Xenón

Se sabe que el decaimiento radiactivo es ampliamente usado para fechar materiales, como fósiles y otras piezas arqueológicas.

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Por: Vicente Aboites

Se sabe que el decaimiento radiactivo es ampliamente usado para fechar materiales, como fósiles y otras piezas arqueológicas. La idea fundamental de este método está basada en el hecho de que aproximadamente el noventa y nueve por ciento del carbono que existe en la Tierra es Carbono 12 (su núcleo contiene seis protones y seis neutrones) y poco menos del uno por ciento restante consiste de carbono Carbono 13 (su núcleo contiene seis protones y siete neutrones). Sin embargo existe también un pequeñísima cantidad de Carbono 14 (su núcleo contiene seis protones y ocho neutrones). Los átomos de Carbono 14 son isótopos inestables producidos naturalmente a partir del Nitrógeno 14 cuando estos últimos colisionan con rayos cósmicos que constantemente bombardean nuestro planeta.

Dado que toda la materia orgánica tiene como base átomos de carbono entonces las plantas y los animales existentes en la Tierra tienen no solo Carbono 12 sino también un pequeño porcentaje de átomos de Carbono 14. La interacción de todos los seres vivos con el ambiente hace que el porcentaje de átomos de Carbono 14 se mantenga constante dentro de un ser vivo pero al morir, este intercambio de átomos con el ambiente cesa. Por otra parte los átomos de Carbono 14 pueden decaer y regresar a ser nuevamente átomos de Nitrógeno 14.  Dada una muestra fija de átomos de Carbono 14, la mitad de estos átomos decaerán en Nitrógeno 14 en cinco mil setecientos treinta años. A esta cantidad se le llama “vida media” y el cociente de átomos de Carbono 14 y de Carbono 12 permite entonces determinar con mucha precisión la edad de un fósil o resto arqueológico. Es decir, si en un fósil se encuentra solo la mitad de los átomos de Carbono 14 sabremos que ese fósil vivió hace 5,730 años (una vida media), mientras que si se encuentra solo la cuarta parte de átomos de Carbono 14 sabremos que ese fósil vivió hace 11,460 años (dos vidas medias), etcétera.

Investigadores realizando el experimento XENON1T en Italia acaban de reportar esta semana el sorprendente descubrimiento de que el átomo de Xenón 124 tiene una vida media que excede con mucho la edad misma del universo (ver: Observation of two-neutrino double electron capture in 124Xe with XENON1T. Nature, 2019).  Este resultado se conocía teóricamente pero no había evidencia experimental.

Aunque la mayoría de los isótopos del Xenón tienen una vida media de doce días, hay otros isótopos de gran estabilidad.  A modo de comparación:  Sabemos que el universo tiene una edad de 13.8 mil millones de años (13,800,000,000). Esta cantidad palidece con la vida media del Xenón 124 que es de 18 trillones de años (18,000,000,000,000,000,000,000).  Es interesante que el equipo experimental en el cual este experimento fue realizado está originalmente pensado para la detección de partículas de materia oscura.

Esta observación de la vida media del Xenón de algún modo fue un resultado colateral de enorme importancia.

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