¿Cuál es la razón de la probabilidad de descomposición de la vida media de los elementos radiactivos desde una perspectiva física?

  1. Si dejamos de lado las ecuaciones matemáticas, ¿cómo se explicaría la razón por la cual la desintegración de un elemento radiactivo se basa en la probabilidad?

  2. Si digamos que la descomposición fue realmente un evento aleatorio para cada átomo, ¿no significaría eso que es la creación de nueva información (el orden en que se descomponen los átomos individuales) que aún no existía en el universo?

Respuestas (1)

(0) Es un evento verdaderamente aleatorio. Período.

(1) Un átomo radiactivo (núcleo, en realidad) sigue la regla de oro de Fermi. Dice "que la tasa de transición es proporcional a la fuerza del acoplamiento entre los estados inicial y final factorizados por la densidad de estados finales disponibles para el sistema".

Digamos que el acoplamiento entre los estados inicial y final es constante. Digamos también que la densidad de estados finales es constante. (Nota: este no siempre es el caso, ya que son átomos estables que son iones inestables; la energía de Coulomb bloquea los estados finales del átomo neutro. También hay investigaciones sobre los efectos ambientales, temperatura y densidad, que afectan la tasa de descomposición. (Por supuesto, la desintegración beta inversa en la formación de estrellas de neutrones es un ejemplo extremo).

De todos modos, con el supuesto constante, la tasa de transición es fija. Esto significa que en cualquier período corto de tiempo, existe cierta probabilidad de decaimiento, que permanece constante hasta el decaimiento. Así es como el sistema se vuelve probabilístico. Además, si hace los cálculos, verá que puede definir una vida media, que es el período de tiempo durante el cual una descomposición tiene un 50% de posibilidades de ocurrir. Es importante tener en cuenta que esto es constante y permanece constante. Si haces un átomo de uranio-238 en un reactor hoy, tiene la misma probabilidad de desintegrarse mañana que un átomo de U238 que extraes del suelo, aunque este último se hizo en una supernova hace miles de millones de años.

(2) Voy a aplazar la cuestión de cuál es la entropía de una secuencia aleatoria, esp. sin matemáticas. Sin embargo, propondré que todos los ordenamientos posibles tienen la misma probabilidad, por lo que no hay información en el ordenamiento. Además, siguiendo el ejemplo en (1), dado que todos los U238 son indistinguibles, ¿puede siquiera definir un orden?

¿Leí correctamente que algunos átomos son estables mientras son neutros pero son inestables cuando se convierten en iones?
@wavscientist Sí, creo que se hizo un GSI (Darmstadt), pero no puedo encontrar una referencia. Según recuerdo, era un núcleo estable de tamaño mediano que ionizan y almacenan en el anillo y el núcleo ahora es inestable.
@JEB para (2) ¿qué pasa si usamos el principio de exclusión de Pauli para distinguir los átomos?
¡Eso es un conocimiento impactante! Nunca he oído ni leído sobre tal efecto. Si encuentra algún tipo de artículo o estudio sobre este fenómeno, publique el enlace en un comentario.
¿Cuál es la razón de la probabilidad de descomposición de la vida media de los elementos radiactivos desde una perspectiva física?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v