El proceso por el cual un núcleo atómico inestable pierde energía al emitir radiación o partículas.La desintegración nuclear es el proceso por el cual un núcleo atómico inestable pierde espontáneamente energía al emitir radiación, como partículas alfa, partículas beta, rayos gamma o, en casos raros, otras partículas. Es un fenómeno fundamental que impulsa la radiactividad, alimenta a las estrellas y da forma a la composición del universo. El concepto es central para comprender la estabilidad de la materia, la energía liberada en las reacciones nucleares y el comportamiento de los rayos cósmicos, como se destaca en los artículos proporcionados. Por ejemplo, la 'rodilla' en los espectros de rayos cósmicos, donde la pendiente del flujo de núcleos cambia, está relacionada con cómo diferentes núcleos se desintegran o interactúan durante su viaje por el espacio. De manera similar, la desintegración de los neutrinos, aunque hipotética, se explora en el contexto de reconciliar los modelos cosmológicos con las observaciones de laboratorio.
El concepto de desintegración nuclear surgió del descubrimiento de la radiactividad por Henri Becquerel en 1896, seguido de la identificación de la radiación alfa, beta y gamma por Ernest Rutherford y otros a principios del siglo XX. La ley de desintegración exponencial fue formulada por Rutherford y Frederick Soddy en 1902, y la explicación mecánico-cuántica de la desintegración alfa fue proporcionada por George Gamow en 1928.
La desintegración nuclear ocurre porque el núcleo se encuentra en un estado de mayor energía que una configuración alternativa posible. La mecánica cuántica permite que el núcleo atraviese por efecto túnel la barrera de energía que lo separa de un estado más estable, incluso si clásicamente estuviera prohibido. La probabilidad de desintegración por unidad de tiempo se caracteriza por el período de semidesintegración, que varía desde fracciones de segundo hasta miles de millones de años. El proceso de desintegración está gobernado por la fuerza nuclear débil (para la desintegración beta) y la fuerza nuclear fuerte (para la desintegración alfa), y las partículas emitidas se llevan el exceso de energía y el momento angular. En algunos casos, como en la desintegración de un falso vacío en un anillo de átomos, el proceso es análogo al efecto túnel cuántico a escala macroscópica, como se describe en el artículo sobre la desintegración cuántica creada en laboratorio.
La desintegración nuclear se utiliza en la datación radiométrica (por ejemplo, la datación por carbono-14), en la imagen y terapia médicas (como las tomografías por emisión de positrones y el tratamiento del cáncer con radiación), y en la generación de energía nuclear, donde la desintegración de los productos de fisión contribuye a la producción de calor del combustible gastado.
La desintegración de un solo núcleo es un evento aleatorio, pero para una muestra grande, la tasa de desintegración es tan predecible que sirve como base para la medición del tiempo más precisa del mundo: los relojes atómicos dependen de la frecuencia precisa de la radiación emitida durante ciertas transiciones nucleares, no de la desintegración en sí, pero se aplican los mismos principios cuánticos.
