#142 - Radioatividade do Potássio Metálico

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O objetivo deste ensaio e testar a radioatividade de uma amostra de 10 gramas de potássio metálico em pedaços.



Escrito e desenvolvido por Léo Corradini 

Neste blog, fizemos várias medições da radioatividade do cloreto de potássio que serviram de referência para muitos ensaios, agora chegou a hora de medir a radiação do metal puro!

Veja todos os experimentos aqui:

https://potassio-40.blogspot.com/2017/11/blog-post.html

Teoria do ensaio:

O estado de oxidação de um átomo radioativo não afeta a sua propriedade de emitir espontaneamente energia na forma de partículas e ondas.

Assim, tanto o potássio metálico quanto o cloreto de potássio, e todos os outros compostos de potássio, são radioativos.

O potássio é naturalmente composto por três isótopos, um deles é radioativo:

                Potássio-39 - 93,26 % - estável
                Potássio-40 - 0,0117 % - radioativo
                Potássio-41 - 6,73 % - estável

A meia vida do Potássio-40 é 1,26 bilhão de anos.

Um grama de Potássio produz 30,65 desintegrações por segundo.
Sendo 88,8 % emissão de partículas Beta resultando em Cálcio-40 e 11,2 % de emissão de radiação Gama resultando em Argônio-40.

O Potássio-40 é mais radioativo que o Urânio e o Tório.

                Atividade específica:

               K-40 = 262000 Bq/g
               U-238 = 12348 Bq/g
               Th-232 = 4057 Bq/g

Um becquerel, símbolo Bq, corresponde a uma desintegração nuclear por segundo.

No entanto, a quantidade do isótopo radioativo no Potássio é pequena e seus filhos, diferentemente do Urânio e do Tório, não são radioativos.

Uma pessoa de 70kg tem ~ 140 gramas de potássio no corpo que produzem, por conta do potássio-40, ~ 4300 desintegrações por segundo.

Acontece que a energia da radiação gama emitida pelo potássio-40 é suficientemente alta (1,5 MeV) para gerar pares pósitrons/elétrons.

Então, o mais surpreendente acerca do Potássio é que ele pode gerar em 0,001% dos eventos (1), pósitrons ou seja antimatéria.

Portanto, diariamente temos ~420 eventos de antimatéria ocorrendo em nosso organismo !

Por sua vez, o aniquilamento dos pósitrons gera radiação gama que se somara aos pulsos detectados neste ensaio e em todos os outros ensaios com a radioatividade do potássio. 

Então, podemos dizer que o nosso corpo é uma usina de antimatéria.      

E não é só isso, você sabia que pares pósitrons/elétrons, antes da aniquilação, formam um átomo ainda mais leve que o hidrogênio chamado positrônio com meia vida de 10^-10 s.

A primeira observação experimental da existência do positrônio foi feita em 1951 por Deutsch (2).


Neste ensaio, usei o contador Geiger para baixos níveis de radioatividade (3).

Coloquei o frasco com o potássio deitado ao lado da válvula Geiger-Müller para aumentar a área de detecção.



Foram dois ensaios, o primeiro para medir a radiação de fundo e o segundo para detectar a radioatividade do potássio metálico.

Resultados:

Foram 14179 pulsos totalizados para a radiação de fundo em 600 minutos de ensaio e 4748 pulsos para a amostra de potássio em 180 minutos.

Costumo fazer ensaios de 24 horas, porém, por segurança, decidi reduzir o intervalo da amostragem para não perder de vista a amostra de potássio. 


Conclusão:

Apesar da amostra estar dentro do frasco de vidro e ter uma área relativamente pequena de emissão foi possível detectar radioatividade.

O potássio é extremamente reativo e é mantido dentro de óleo mineral para evitar o contato com o ar,  seria muito perigoso colocá-lo em contato direto com a válvula Geiger-Müller sem o risco de explosões.  

Para calcular os resultados em CPM basta dividir o valor totalizado no display pelo tempo de ensaio em minutos.
O caráter aleatório do fenômeno da emissão radioativa torna medidas de curta duração um tanto erráticas.
Em função desse comportamento, médias produzidas por totalizações de longa duração dão valores mais consistentes.
Isso é particularmente importante para a medição de níveis baixos de radiação.

Veja também:

(1) https://en.wikipedia.org/wiki/Potassium-40

https://journals.aps.org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.126.1818


(2) Física das Radiações - Emico Okuno e Elisabeth Yoshimura - Oficina de Textos


(3) Contador Geiger para baixos níveis de radioatividade

https://potassio-40.blogspot.com/2019/09/contador-geiger-para-baixos-niveis-de.html




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