¿Es posible que todos los isótopos sean radiactivos y que los isótopos que llamamos estables sean en realidad inestables pero tengan una vida media extremadamente larga?

Si los protones se desintegran, entonces lo que dices es cierto: todos los núcleos atómicos son de hecho inestables, y un llamado núcleo "estable" simplemente tiene una vida media demasiado larga para que se observe su desintegración.

El núcleo más unido es$^{62}$Ni, con una energía de enlace por nucleón de 8,79 MeV [ fuente ], que es menos del 1% de la masa de un nucleón. Por otro lado, la desintegración de un protón a través de un proceso como

resulta en la pérdida de la mayor parte de la masa del protón. Entonces, si el protón puede desintegrarse, entonces está bastante claro que un núcleo atómico siempre tiene mucha más masa que un estado final hipotético en el que algunos o todos los protones se han desintegrado. En otras palabras, mientras que los neutrones no se desintegran dentro de los núcleos atómicos "estables" debido a la energía de enlace del núcleo, los protones no pueden estar tan protegidos porque su desintegración sería mucho más favorable desde el punto de vista energético (que la de un neutrón a un protón).

La cuestión de si los protones se descomponen aún no está resuelta, que yo sepa.

Si los protones no se desintegran, entonces el$^1$El núcleo H, por definición, es estable, por lo que hay al menos un núcleo estable.

Ahora, es posible que se pregunte cómo podemos establecer que un núcleo es estable (suponiendo que no haya decaimiento de protones). Asumimos que la energía se conserva y que es imposible que se cree un núcleo si no hay suficiente energía en el sistema para formar su masa en reposo. Dada esa suposición, digamos que tenemos un núcleo. Si conocemos las masas de los estados fundamentales de todos los núcleos con un número igual o menor de nucleones, entonces podemos descartar la posibilidad de que exista un estado en el que el núcleo dado pueda transformarse con menos masa total. Eso a su vez garantiza que el núcleo dado sea estable, ya que no puede decaer a un estado final con mayor masa sin violar la conservación de la energía. Para un ejemplo simple, considere un deuterón,$^2$H. Sus mínimos posibles productos de descomposición serían:

1. un protón más un neutrón;
2. dos protones (más un electrón y un antineutrino electrónico)
3. dos neutrones (más un positrón y un neutrino electrónico)
4. un diprotón (más un electrón y un antineutrino electrónico)
5. un dineutrón (más un positrón y un neutrino electrónico)

Pero todos esos estados tienen una masa superior a la del deuterón, por lo que el deuterón es estable; no tiene canal de descomposición.

Por supuesto, podrías preguntarte si existen posibles núcleos hijos cuyas masas no conocemos porque nunca las hemos observado. Podría, digamos, el "establo"$^{32}$S decae en$^{16}$P (con 15 protones y 1 neutrón) y$^{16}$H (con 1 protón y 15 neutrones)? Después de todo, no conocemos las masas de estos núcleos hipotéticos. Pero si los núcleos tan lejos de la línea de goteo en realidad tienen masas lo suficientemente bajas como para que eso suceda, entonces tendría que haber alguna física nuclear radicalmente nueva y desconocida que permitiría que esto sucediera. Dentro de algo remotamente similar a los modelos existentes, esto simplemente no es posible.

Nunca estamos 100% seguros de nada. El método científico falsea teorías erróneas, pero no verifica las que coloquialmente llamamos "correctas" o "verdaderas".

Si mañana detectamos la descomposición de un átomo de oxígeno normal, tendremos que idear nuevas teorías para explicarlo.

Pero no esperamos que las cosas que llamamos estables se deterioren jamás (es por eso que se llaman estables). Nunca los hemos visto decaer, y nosotros, dentro de las teorías que actualmente aceptamos como verdaderas, no vemos cómo podrían decaer. Dado que esas teorías nos han ido bien en otros casos, no hay razón para no confiar en ellas en este caso (hasta que llegue la evidencia de que son realmente falsas).

Como nota al margen, Tellurium-128 es simplemente el nucleido con la vida media más larga que jamás hayamos observado en descomposición . Hay otros, que se cree que son inestables con vidas medias mucho más largas, que son "observativamente estables" en el sentido de que nunca los hemos observado en cantidad y duración suficientes para verlos decaer.

En lo que respecta a un solo elemento, esto realmente ha sucedido.

El bismuto natural tiene aproximadamente un 100 % de ²⁰⁹ Bi , que no muestra indicios evidentes de ser radiactivo.

Pero resultó que todo el bismuto existente es radiactivo .

Se había sospechado que el isótopo 209 era inestable antes, pero eso se verificó experimentalmente en 2003, encontrando una vida media de 1,9 × 10 ¹⁹ años (tenga en cuenta que esto es significativamente más largo que la edad del universo conocido). Todos los demás isótopos también son inestables.

Como la vida media es muy larga, lo que significa que relativamente pocos átomos se descomponen por vez, el bismuto sigue siendo estable para todos los propósitos prácticos .

Por ejemplo, no tengo miedo de los 200 g de bismuto que tengo en la mano izquierda.

Estrictamente hablando, no.

El núcleo de hidrógeno contiene sólo un protón, no hay nada que decaiga, excepto el propio protón, y no sabemos si los protones se descomponen en absoluto.

Incluso si supiéramos que cualquier otro isótopo de cualquier elemento puede decaer, no cambiaría saber si todos los isótopos pueden decaer.