Factor de ramificación (física)

El factor de ramificación es la probabilidad  relativa de desintegración de un sistema mecánico cuántico (partícula, núcleo atómico, estado excitado de un átomo o molécula, etc.) a lo largo de un canal de desintegración determinado [1] [2] . El factor de ramificación es igual a la relación entre la constante de decaimiento parcial para un canal dado y la constante de decaimiento total: r i = λ i / λ . Por ejemplo, el potasio-40 radiactivo puede sufrir una descomposición radiactiva a través de tres canales [3] :

• beta menos decaimiento ( 40 K → 40 Ca + e − + ν e ),
• captura electrónica ( 40 K + e − → 40 Ar + ν e ),
• decaimiento de positrones ( 40 K → 40 Ar + e + + ν e ).

El primer canal de decaimiento se caracteriza por un factor de ramificación de 89,28 ± 0,13% . Para los dos últimos canales (con la formación de argón-40), el factor de ramificación total medido es 10,72 ± 0,13 % . También se sabe que el factor de ramificación para el tercer canal, el más raro, es 0,001%. Así, de 100 000 desintegraciones de potasio-40, en promedio, alrededor de 89 280 desintegraciones ocurren con la emisión de un electrón, alrededor de 10 720 desintegraciones con la captura de un electrón orbital y solo una desintegración con la emisión de un positrón.

Conociendo los coeficientes de ramificación r i y la vida media total T 1/2 del sistema, es posible determinar para un canal de desintegración particular la vida media parcial T ( yo )
1/2(o tiempo de vida parcial τ i = 1 / λ i = T( yo )
1/2/ln2 ):

donde τ = 1 / λ es la vida útil total del sistema cuando se tienen en cuenta las desintegraciones a través de todos los canales. Obviamente, la vida media parcial siempre es mayor o igual que la vida media total (porque el factor de ramificación, como cualquier probabilidad, es por definición un número entre cero y uno). Así, la vida media del potasio-40 es de 1248 millones de años [3] ; por lo tanto, la vida media parcial del canal β − es igual a T( β- )
1/2T _ _ _ _ _ _(e + )
1/2= T 1/2 / 0,1072 ≈ 11 640 millones de años .

Notas

1. ↑ Edición de Internet del Libro Dorado de la IUPAC : " fracción de ramificación ".
2. ↑ Factor de ramificación // TERMOATOM. Diccionario terminológico sobre ciencia y tecnología atómica. Archivado el 17 de junio de 2022 en Wayback Machine MEPhI DE LA UNIVERSIDAD NUCLEAR DE INVESTIGACIÓN NACIONAL. Centro Nacional Ruso INIS - OIEA, Moscú, 2019
3. ↑ 1 2 Kondev FG , Wang M. , Huang WJ , Naimi S. , Audi G. La evaluación Nubase2020 de propiedades nucleares  // Chinese Physics C  . - 2021. - Vol. 45 , edición. 3 . - P. 030001-1-030001-180 . -doi : 10.1088 / 1674-1137/abddae .