La captura doble de electrones es un modo de desintegración de un núcleo atómico . [1] Para un nucleido ( A , Z ) con un número de nucleones A y número atómico Z , la captura doble de electrones solo es posible si la masa del nucleido ( A , Z −2) es menor.
En este modo de desintegración, dos de los electrones orbitales son capturados a través de la interacción débil por dos protones en el núcleo, formando dos neutrones (dos neutrinos son emitidos en el proceso). Como los protones son cambiados a neutrones, el número de neutrones aumenta en dos, mientras que el número de protones Z disminuye en dos, y el número de masa atómica A permanece sin cambios. Como resultado, al reducir el número atómico en dos, la doble captura de electrones transforma el nucleido en un elemento diferente . [2]
Ejemplo:
En la mayoría de los casos, este modo de desintegración queda enmascarado por otros modos más probables que implican menos partículas, como la captura de un solo electrón . Cuando todos los demás modos están “prohibidos” (fuertemente suprimidos), la captura de doble electrón se convierte en el principal modo de desintegración. Existen 34 núcleos naturales que se cree que experimentan la captura de doble electrón, pero el proceso ha sido confirmado por la observación en la desintegración de solo tres nucleidos:78
36Kr ,124
54Xe , y130
56Ba . [3]
Una razón es que la probabilidad de captura doble de electrones es tremendamente pequeña; las vidas medias para este modo se encuentran muy por encima de 10 20 años. Una segunda razón es que las únicas partículas detectables creadas en este proceso son rayos X y electrones Auger que son emitidos por la capa atómica excitada. En el rango de sus energías (~1–10 keV ), el fondo es generalmente alto. Por lo tanto, la detección experimental de la captura doble de electrones es más difícil que la de la desintegración beta doble .
La doble captura de electrones puede ir acompañada de la excitación del núcleo hijo, cuya desexcitación, a su vez, va acompañada de una emisión de fotones con energías de cientos de keV. [ cita requerida ]
Si la diferencia de masa entre los átomos madre e hija es mayor que dos masas de un electrón (1,022 MeV ), la energía liberada en el proceso es suficiente para permitir otro modo de desintegración, llamado captura de electrones con emisión de positrones . Se produce junto con la doble captura de electrones, y su proporción de ramificación depende de las propiedades nucleares.
Cuando la diferencia de masa es mayor que cuatro masas de electrones (2,044 MeV), se permite el tercer modo, llamado desintegración de doble positrón . Solo seis nucleidos naturales ( 78 Kr, 96 Ru, 106 Cd, 124 Xe, 130 Ba y 136 Ce) más los no primordiales 148 Gd y 154 Dy pueden desintegrarse energéticamente a través de estos tres modos simultáneamente. [4] [5] [6]
El proceso descrito anteriormente con la captura de dos electrones y la emisión de dos neutrinos (captura de doble electrón por dos neutrinos) está permitido por el Modelo Estándar de la física de partículas : no se violan las leyes de conservación (incluida la conservación del número leptónico ). Sin embargo, si el número leptónico no se conserva, o equivalentemente el neutrino es su propia antipartícula , puede ocurrir otro tipo de proceso: la llamada captura de doble electrón sin neutrinos. En este caso, dos electrones son capturados por el núcleo, pero los neutrinos no se emiten. [7] La energía liberada en este proceso es transportada por un cuanto gamma de radiación de frenado interno .
Ejemplo:
Este modo de descomposición nunca se ha observado experimentalmente y contradeciría el Modelo Estándar si se observara.