Partícula beta

Referência : Lima, L.S., (2014) Partícula beta, Rev. Ciência Elem., V2(4):086
Autor: Luis Spencer Lima
Editor: Jorge Gonçalves
DOI: [http://doi.org/10.24927/rce2014.086]

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As partículas β (beta) são electrões ou positrões de elevada energia cinética emitidos pelos núcleos de certos elementos radioactivos (radionuclídeos). A formação de partículas β pelos radionuclídeos denomina-se decaimento β. Quando o decaimento β se processa por emissão de um electrão, então a partícula β tem carga -1 e representa-se por β^–. Quando o decaimento β se processa por emissão de um positrão (que é a anti-matéria do electrão, também designado por anti-electrão), a partícula β tem carga positiva e representa-se por β⁺.

A formação de partículas β^– dá-se em radionuclídeos com largo excesso de neutrões, onde um neutrão (n) é convertido num protão (p), num electrão (partícula β^–) e num antineutrino ($\overline{\nu_e}$, partícula neutra e anti-matéria do neutrino), de acordo com a equação seguinte:

n

$\longrightarrow$

p+

+

β-

+

$\overline{\nu_e}$

Desta forma, diminui-se a razão entre o número de neutrões e o número de protões, ao mesmo tempo que é emitido um electrão a partir do núcleo atómico. O césio-137 (${}_{55}^{137}\!\text{ Cs}$) ou o carbono-14 (${}_{6}^{14}\!\text{ C}$) são exemplos de elementos radioactivos por emissão β^-.

As partículas β⁺, estas formam-se em radionuclídeos onde a razão entre o número de neutrões e o número de protões é inferior à estável (deficiência de neutrões), pelo que há necessidade de conversão de um protão num neutrão e onde se verifica a emissão de um positrão (β⁺) e de um neutrino (ν_e, partícula neutra). A reacção que traduz o fenómeno pode ser representada pela equação

p+

$\longrightarrow$

n

+

β+

+

$\nu_e$

Contudo esta reacção requer energia, pois forma-se um neutrão cuja massa é superior à do protão. O carbono-11 (${}_{6}^{11}\!\text{ C}$), azoto-13 (${}_{7}^{13}\!\text{ N}$) ou oxigénio-15 (${}_{8}^{15}\!\text{ O}$) são exemplos de elementos radioactivos por emissão de positrões.

Foi Ernest Rutherford, físico e químico neo-zelandês que viveu nos séculos XIX e XX, quem, em 1899, descobriu e designou por α e β as radiações emitidas pelos elementos radioactivos tório e urânio, na sequência dos estudos iniciados pelo físico francês Henri Becquerel, que descobriu a radioactividade, juntamente com a sua aluna polaca Marie Curie, e do marido desta, Pierre Curie. Rutherford distinguiu as duas radiações pelo poder penetrante e ionizante, tendo verificado que parte da radiação tinha um poder penetrante muito baixo e era altamente ionizante (fluxo de partículas α) e que a restante tinha um poder penetrante cerca de 100 vezes maior, embora fosse menos ionizante, cujas partículas designou como β.

As partículas β podem ser utilizadas no tratamento de doenças tais como o cancro do olho ou o cancro do osso, e são, também, utilizadas como marcadores radioactivos. A nível clínico, o estrôncio-90 (${}_{90}^{38}\!\text{ Sr}$) é o radionuclídeo mais utilizado na produção de partículas β^–. A técnica Tomografia por Emissão de Positrões (conhecida como PET) utiliza, como o nome indica, radionuclídeos que decaem por emissão de positrões, tais como os indicados anteriormente, embora o mais comum seja o flúor-18 (${}_{9}^{18}\!\text{ F}$).

As partículas β podem, ainda, ser utilizadas no controlo de qualidade de um processo industrial, nomeadamente na monitorização da espessura de um determinado material. Por exemplo, no processo de fabrico de papel, as partículas β são utilizadas na monitorização da espessura do papel produzido, pois parte da radiação é absorvida enquanto a restante atravessa o material. Se a espessura do papel for demasiado baixa ou elevada, a quantidade de radiação absorvida é significativamente diferente e os detectores transmitem esta diferença a um computador que monitoriza a qualidade do produto, o que faz com que este actue no processo de fabrico de forma a aumentar ou diminuir a espessura do produto (conforma a necessidade) e, assim, atingir o valor pretendido.

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Criada em 03 de Janeiro de 2011
Revista em 06 de Fevereiro de 2011
Aceite pelo editor em 08 de Fevereiro de 2011