En física nuclear , la ley de Geiger-Nuttall o regla de Geiger-Nuttall relaciona la constante de desintegración de un isótopo radiactivo con la energía de las partículas alfa emitidas. A grandes rasgos, establece que los isótopos de vida corta emiten partículas alfa más energéticas que los de vida larga.
La relación también muestra que las vidas medias dependen exponencialmente de la energía de desintegración, de modo que cambios muy grandes en la vida media producen diferencias comparativamente pequeñas en la energía de desintegración y, por lo tanto, en la energía de las partículas alfa. En la práctica, esto significa que las partículas alfa de todos los isótopos emisores de alfa, a pesar de muchos órdenes de magnitud de diferencia en la vida media, tienen todas, no obstante, aproximadamente la misma energía de desintegración.
Formulada en 1911 por Hans Geiger y John Mitchell Nuttall como una relación entre la constante de desintegración y el rango de partículas alfa en el aire, [1] en su forma moderna [2] la ley de Geiger-Nuttall es
donde es la vida media , E la energía cinética total (de la partícula alfa y del núcleo hijo), y A y B son coeficientes que dependen del número atómico del isótopo Z. La ley funciona mejor para núcleos con número atómico par y masa atómica par. La tendencia sigue estando presente para núcleos par-impares, impar-pares e impar-impares, pero no es tan pronunciada.
La ley de Geiger-Nuttall incluso se ha ampliado para describir las desintegraciones en cúmulos , [3] desintegraciones en las que se liberan núcleos atómicos más grandes que el helio, por ejemplo, el silicio y el carbono.
Una forma sencilla de derivar esta ley es considerar una partícula alfa en el núcleo atómico como una partícula en una caja . La partícula está en un estado ligado debido a la presencia del potencial de interacción fuerte . Rebotará constantemente de un lado a otro y, debido a la posibilidad de que la onda se vea afectada por un efecto túnel cuántico a través de la barrera de potencial, cada vez que rebote, habrá una pequeña probabilidad de que escape.
El conocimiento de este efecto mecánico cuántico permite obtener esta ley, incluidos los coeficientes, mediante un cálculo directo. [4] Este cálculo fue realizado por primera vez por el físico George Gamow en 1928. [5]
