Tasas de desintegración

La datación radiométrica se basa en la suposición de que, a lo largo de la historia de la Tierra, las tasas de desintegración radiactiva de los diversos elementos se han mantenido constantes. 

¿Es esta una suposición justificada? ¿Ha seguido cada nucleido radiactivo un proceso de desintegración rígido a una tasa constante? Esto ha sido cuestionado por estudios con carbono (C)-14.

A temperatura o presión, las colisiones con rayos cósmicos dispersos o las emanaciones de otros átomos pueden causar cambios distintos a los de la desintegración normal.

Parece muy posible que la desintegración espontánea de elementos radiactivos esté relacionada con la acción de los rayos cósmicos, y que la velocidad de desintegración varíe de siglo en siglo según su intensidad. 

La evidencia de un cambio fuertemente creciente en el flujo de rayos cósmicos es sumamente favorable, especialmente considerando la disminución del campo magnético terrestre.

La mayoría de los geocronólogos sostienen que los halos pleocroicos dan evidencia de que las constantes de desintegración no han cambiado. 

Los cristales de biotita, por ejemplo, y otros minerales en rocas ígneas o metamórficas comúnmente encierran pequeñas partículas de minerales que contienen uranio o torio.

Las partículas a-(alfa) emitidas a alta velocidad por los nucleidos en desintegración interactúan, debido a su carga, con los electrones de los átomos circundantes que las frenan hasta que finalmente descansan en el material anfitrión a una distancia de su fuente que depende de su energía cinética inicial y la densidad y composición del anfitrión.

 Donde finalmente se detienen para producir distorsiones y defectos de la red, generalmente ocurre decoloración u oscurecimiento. 

Cada una de las 8 partículas a emitidas durante la desintegración de U238 a Pb206 produce un anillo oscuro en la biotita. Cada anillo tiene su propio radio característico en un mineral dado (en este caso, la biotita). 

Este radio mide la energía cinética, y por lo tanto la probabilidad de emisión de la partícula α correspondiente, así como la vida media del nucleido progenitor, según la ley de Geiger-Nuttall. Esta ley es una relación empírica entre la vida media del emisor α y la distancia en el aire de las partículas α emitidas. 

Si los radios de estos halos del mismo nucleido varían, esto implicaría que las tasas de desintegración han variado, lo que invalidaría la validez de estas series como relojes. ¿Son los radios de las rocas de tamaño constante o variables?

La mayoría de los primeros estudios sobre halos pleocroicos fueron realizados por Joly y Henderson. Joly concluyó que las tasas de desintegración han variado basándose en su hallazgo de una variación en los radios de rocas de supuestas edades geológicas. 

Este resultado, bastante perjudicial, se justificó argumentando que se había obtenido suficiente evidencia de radios correctos para diferentes períodos geológicos y suficiente variación en el mismo período, lo que obliga a buscar una explicación diferente a las variaciones observadas por Joly.

Posteriormente se realizaron mediciones en una excelente colección de muestras con halos. Se observó que la extensión de los halos alrededor de las inclusiones varía ampliamente, incluso con el mismo material nuclear en la misma matriz, pero todos los tamaños se clasifican en grupos definidos. Las mediciones en micras son 5, 7, 10, 17, 20, 23, 27 y 33.

Robert V. Gentry realizó estudios más recientes. Gentry también encuentra una variación en los halos, lo que le lleva a concluir que las constantes de desintegración no han sido constantes en el tiempo.

Gentry argumenta la creación instantánea de la Tierra. De sus estudios sobre halos, señaló: «Parece, pues, que los nucleidos de vida media corta, ya sea de polonio, bismuto o plomo, se incorporaron a los núcleos del halo en el momento de la cristalización de la mica y, significativamente, existieron sin los nucleidos progenitores de la serie del uranio. En el caso del Po₂⁻¹⁴ (vida media de 3 minutos), solo transcurrieron unos minutos entre su formación y la posterior cristalización de la mica; de lo contrario, el Po₂⁻¹⁴ se habría desintegrado y no se observaría ningún anillo. 

La presencia de estos tipos de halo está bastante extendida, habiéndose observado uno o más tipos en las micas de Canadá (Precámbrico), Suecia y Japón». Este argumento parece difícil de refutar.

Así pues, científicos meticulosos han medido variaciones en los radios de los halos, y sus mediciones indican una variación en las tasas de desintegración. Las series radiactivas carecerían entonces de valor como relojes de tiempo.

La siguiente cita también sugiere una causa para un cambio en la tasa de desintegración:

Un aumento anterior [en los niveles de neutrinos] debió tener la peculiaridad de reiniciar todos nuestros relojes atómicos. ¡Esto haría tambalear nuestras mediciones de datación por C-14, potasio-argón y uranio-plomo! La edad de los artefactos prehistóricos, la edad de la Tierra y la del universo quedarían en duda.

F. Johnson, *J.R. Arnold y *RF. Flint, «Datación por radiocarbono», en Science, 8 de febrero de 1957, pág. 240. Esto es significativo porque se sabe que los neutrinos interactúan con los núcleos atómicos, y también se cree que gran parte de la energía de las supernovas es transportada por los neutrinos.