La desintegración radiactiva es la piedra filosofal definitiva, la piedra que los alquimistas creían que podía convertir el plomo en oro o, más generalmente, un elemento químico en otro.

La energía implicada en la radiactividad procede de la conversión de masa. Si medimos las masas de los productos finales de una desintegración radiactiva, hallaremos que tienen menos masa que el núcleo original.

La diferencia entre las masas de antes y después es convertida en energía según la ecuación E=mc2, y es esta energía la que vemos como la energía asociada con la radiación.

Puesto que la desintegración alfa y beta cambia el número de protones en un núcleo, también cambia la identidad química del átomo del que ese núcleo forma parte.

Tras la desintegración alfa, un núcleo podrá contener dos electrones menos de los que tenía antes de la desintegración. Los dos electrones “extra” terminarán alejándose, dejando tras ellos un átomo que tiene dos electrones menos en órbita.

Este átomo, por supuesto, será identificado como un miembro de una especie química distinta del átomo original.

Una forma de pensar en la desintegración beta de un núcleo es imaginar que uno de los neutrones dentro del núcleo sufre una desintegración beta, produciendo un núcleo que tiene un protón más y un neutrón menos.

Siempre hay electrones libres vagabundeando por ahí en la Naturaleza, y uno de ellos es atraído finalmente al átomo. El resultado final es que nace un nuevo elemento químico, uno con un electrón más en órbita de los que originalmente había allí. De nuevo, un elemento químico nuevo ha reemplazado al viejo.

Puesto que la desintegración gamma sólo implica una reorganización de protones y neutrones, no cambia un elemento en otro.

El uranio 238 se desintegra a través de una emisión alfa. El uranio tiene 92 protones en el núcleo, así que el núcleo hijo de esta desintegración tendrá 90 protones y una masa total de 234 (238 - 4). El producto, de hecho, será lo que los químicos llaman torio 234 (234Th).

La desintegración de un núcleo aislado raras veces es toda la historia en una desintegración radiactiva, puesto que la mayor parte de las veces los núcleos hijos (el resultado de la desintegración) son también radiactivos.

Así, la desintegración original da nacimiento a un hijo que se desintegra, y ese núcleo se desintegra en otro, y así sucesivamente. Esta cadena de acontecimientos recibe el nombre de desintegración en cadena. La cadena sigue adelante hasta que se produce un núcleo estable.

Como consecuencia de la existencia de desintegraciones en cadena, una muestra pura de un elemento dado se hallará pronto mezclada con otros elementos. Por ejemplo, el U-238 se desintegra en torio. El torio luego se desintegra mediante emisiones beta en un elemento llamado protactinio, que a su vez se desintegra mediante emisión beta. Este proceso de desintegraciones sucesivas sigue adelante hasta que se alcanza el núcleo estable plomo 208.

La gente es consciente de los riesgos para la salud asociados a la acumulación de radón en las casas. El radón es uno de los elementos en la cadena de desintegraciones que conduce del uranio al plomo. Así, siempre es producido por las desintegraciones nucleares en el suelo. Una vez producido un átomo de radón, su movimiento futuro es gobernado por su química que, en este caso, dicta que no debe unirse a materiales de su alrededor sino que en vez de ello debe filtrarse al suelo y a los sótanos de las casas.

Los núcleos radiactivos no se desintegran todos a la vez. Se desintegran a lo que parecen ser intervalos al azar. Observar esos núcleos desintegrarse es algo muy parecido a observar el proceso de elaboración de palomitas de maíz, con los granos de maíz estallando a diferentes intervalos.

El número que se utiliza normalmente para medir la velocidad a la que se desintegran los núcleos radiactivos recibe el nombre de vida media. Se define como el tiempo que necesitan la mitad de los núcleos de un material dado para sufrir desintegración. Así, si empezamos con mil átomos, la vida media será el tiempo que tendremos que esperar para que nos queden solamente quinientos.

Las vidas medias de los isótopos nucleares pueden alinearse desde miles de millones de años a microsegundos. Algunos ejemplos:

uranio 238 4.600 millones de años
carbono14 5.730 años
radón 222 3,8 días
uranio 239 23,5 minutos
carbono 10 19,4 segundos