E.3 · Decaimento radioativo

Este material cobre tópicos selecionados do SL para o curso avaliado pela primeira vez em 2025; não constitui todo o programa.

Pré-requisitos: ler as quantidades e unidades declaradas, e usar aritmética e as condições do modelo abaixo.

Os exemplos são originais e fictícios: não são medições reais nem investigações reais de estudantes.

O que explicaria esta observação?

• Um detector registra contagens mesmo quando a fonte da sala é removida. A radiação de fundo deve ser considerada antes de atribuir cada contagem à fonte.

Construa o modelo

• O decaimento radioativo é espontâneo e aleatório para um núcleo individual.
• Tempo de semidesintegração descreve o tempo necessário para que metade dos núcleos não desintegrados em uma grande população se desintegre, ou para que a atividade corrigida pelo fundo radiativo seja reduzida à metade.
• Tempo de semidesintegração: Tempo para que a atividade ou a população de núcleos não desintegrados seja reduzida à metade.
• Radiação de fundo: Radiação medida separadamente da fonte investigada.

Escolha evidências que possam testá-lo

• Subtraia as contagens de fundo medidas no mesmo intervalo de tempo.
• Distinga irradiação de contaminação.
• Blindagem, distância e redução do tempo de exposição podem diminuir o risco sob um procedimento controlado pela escola.

No laboratório: Use fontes gerenciadas pelo professor e as regras de radiação da escola. Registre a duração da contagem e repita as medições de fundo. Não extrapole o tempo de semidesintegração a partir de um único núcleo ou de leituras não corrigidas.

Trabalhe a partir de quantidades conhecidas

• Conhecido: a taxa de contagem medida cai de 100 para 55 contagens por minuto; o fundo é 10.
• As taxas da fonte são 90 e 45, portanto, transcorreu um tempo de semidesintegração.
• Sem subtração, a razão 55/100 obscureceria o exato meio neste exemplo.

Sua vez: A contagem inicial da fonte é 160 por minuto. Encontre-a após três tempos de semidesintegração.

Verifique a conclusão e seus limites

• Um objeto irradiado não é automaticamente radioativo.
• O tempo de semidesintegração não prediz o momento exato da desintegração de um único núcleo.

Inverdade: O tempo de semidesintegração prediz o momento exato da desintegração de um núcleo individual. O decaimento radioativo é aleatório no nível de núcleos únicos. O tempo de semidesintegração é uma quantidade estatística: ele prediz a fração de um GRANDE número de núcleos que se desintegram em um determinado tempo, nunca o momento exato em que um único núcleo irá se desintegrar.

Chave:

• O decaimento radioativo é espontâneo e aleatório para um núcleo individual.
• Subtraia as contagens de fundo medidas no mesmo intervalo de tempo.
• Atenção: um objeto irradiado não é automaticamente radioativo.

Escreva a partir de 50 contagens por minuto

• A contagem inicial da fonte é 200 por minuto.
• Encontre a contagem após dois meias-vidas. Meia-vida não se aplica a um único núcleo.

Escreva a partir de duas meias-vidas

• A fonte apresenta 160 contagens por minuto acima do fundo.
• Após duas meias-vidas: 160 → 80 → 40 — cada redução pela metade é independente da anterior.

Escreva a partir de uma tabela subtraída do fundo

• Leituras brutas são 110 e 60, com fundo 10.
• Corrigido: 100 e 50 — exatamente uma meia-vida; a razão bruta 60 ÷ 110 ≈ 0.55 levaria a um erro na avaliação da desintegração.

Escreva a partir da leitura de uma curva de decaimento

• Uma taxa de contagem corrigida é 400 por minuto e reduz pela metade a cada 8 minutos.
• Em 24 minutos: 400 → 200 → 100 → 50 — três meias-vidas, três reduções pela metade, e a curva nunca atinge zero.