La radiactividad natural y artificial: qué es y cómo se descubrió

Esta lección es parte de Temario de Ciencias de Ujarrás (Octavo año) Lección 19 de 25

Por Andrea del Carmen actualizado el 27 de octubre de 2026 13 min de lectura

¿En qué piensas cuando oyes la palabra radiactividad? Muchas personas imaginan accidentes o películas de ciencia ficción. Pero la radiactividad es un fenómeno natural: ocurre en las rocas, en el aire que respiras y hasta dentro de tu cuerpo. Además, los seres humanos aprendieron a producirla para usarla en la medicina, la industria y la investigación.

En esta lección vas a conocer cómo se descubrió la radiactividad y el aporte de Marie Curie, qué ocurre dentro de un núcleo radiactivo, qué diferencia hay entre la radiactividad natural y la artificial, y en qué consisten la fisión y la fusión nuclear.

Definición

La radiactividad es la emisión espontánea de radiación ionizante por parte de átomos con núcleos inestables. La Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) llama a esos átomos radionúclidos; cuando hablamos de las formas inestables de un elemento, como el carbono-14 o el uranio-235, también se les dice radioisótopos. Al emitir radiación, el núcleo cambia: se vuelve más estable y, muchas veces, se transforma en otro elemento.

Un descubrimiento por accidente y una investigadora tenaz#

Según el Instituto Estadounidense de Física (AIP), a inicios de 1896 el físico francés Henri Becquerel informó a la Academia de Ciencias de Francia que los compuestos de uranio emitían unos rayos capaces de velar una placa fotográfica aunque se guardaran en la oscuridad. Becquerel se preguntaba si la energía de la luz del sol hacía que ciertos minerales emitieran rayos, pero descubrió por casualidad que la roca con uranio los emitía igual, sin sol. La comunidad científica, deslumbrada con los rayos X descubiertos unos meses antes, prestó poca atención a esos «rayos de uranio».

Esos rayos olvidados fueron el tema que escogió Marie Curie (nacida Skłodowska en Varsovia, en 1867) para su tesis de doctorado en París. Su aporte se resume en estos pasos:

Midió en lugar de solo observar. Usó un electrómetro inventado por su esposo, Pierre Curie, y el hermano de este, Jacques, para medir la corriente eléctrica muy débil que los rayos producían en el aire.
Cambió una variable a la vez. Con sus mediciones confirmó lo que había observado Becquerel: el efecto de los rayos no cambiaba si el uranio estaba sólido o en polvo, seco o húmedo, puro o combinado, y los minerales con más uranio emitían los rayos más intensos.
Propuso una hipótesis audaz: que la emisión era una propiedad de los propios átomos de uranio. En esa época se pensaba que el átomo era indivisible e inmutable.
Generalizó. Halló que el torio también emitía rayos e inventó la palabra radiactividad para describir el fenómeno.
Siguió una pista extraña. La pechblenda, un mineral rico en uranio, era más radiactiva de lo que su uranio explicaba. Con Pierre, separó sus componentes químicos y midió cuál fracción era la más activa. En julio de 1898 anunciaron el polonio, nombrado en honor de Polonia, y en diciembre de 1898 el radio, del latín radius, «rayo».

Su investigación se considera científica porque midió con precisión, controló las variables y planteó una hipótesis comprobable que confirmó con resultados que otros podían repetir. Según la Fundación Nobel, el Premio Nobel de Física de 1903 se dividió: una mitad para Becquerel, por su descubrimiento de la radiactividad espontánea, y la otra para Pierre y Marie Curie, por sus investigaciones conjuntas sobre esa radiación. En 1911 Marie recibió sola el Nobel de Química por el descubrimiento del radio y el polonio, y fue la primera persona en obtener dos premios Nobel.

El AIP recuerda otro hallazgo de esos años: Pierre Curie comprobó que el radio podía dañar el tejido vivo, y eso abrió un camino nuevo para tratar el cáncer.

Qué pasa dentro de un núcleo radiactivo#

Según la EPA, todos los elementos tienen formas inestables, aunque en la naturaleza suele predominar la más estable; algunos, como el uranio, no tienen ninguna forma estable. Un núcleo inestable libera energía en forma de radiación de tres tipos principales:

Radiación	Qué es (según la EPA)	Qué la detiene (según la EPA)
Alfa (α)	Partícula con carga positiva formada por dos protones y dos neutrones	No tiene energía suficiente para atravesar ni la capa externa de la piel
Beta (β)	Partícula pequeña y rápida con carga negativa	Una capa de ropa o una lámina delgada de un material como el aluminio
Gamma (γ)	Paquetes de energía sin masa llamados fotones	Atraviesa la piel y la ropa; para detenerla pueden hacer falta varias pulgadas de un material denso como el plomo, o incluso algunos pies de concreto (un pie mide unos 30 cm)

Que una partícula alfa no atraviese la piel no la vuelve inofensiva: la EPA advierte que, si un material que emite partículas alfa se inhala, se traga o entra por una herida, puede dañar los tejidos desde adentro.

La transmutación y la semivida#

En 1900, Ernest Rutherford notó que la radiactividad del gas que salía del torio disminuía con el tiempo. Con el químico Frederick Soddy propuso que los elementos radiactivos se transforman por sí solos en otros elementos mientras emiten radiación. La transformación sigue hasta llegar a un átomo estable: según la EPA, la mayoría de los radionúclidos lo logra en un solo paso, y otros pasan por una cadena de varios. La EPA pone como ejemplo la cadena que empieza en el uranio-238 y termina en el plomo-206, pasando, entre otros, por el radio-226 y el gas radón-222.

Cada radioisótopo se desintegra a su propio ritmo. La semivida (o periodo de semidesintegración) es el tiempo en que se desintegra la mitad de los átomos radiactivos de una muestra. Puede ser de segundos o de miles de millones de años. Según las tablas del Laboratorio Nacional Henri Becquerel de Francia, la semivida del radón-222 es de unos 3,8 días.

Fórmula

fracción que queda = (1/2)ⁿ

n es el número de semividas que han pasado. Después de una semivida queda la mitad; después de dos, la cuarta parte, y así sucesivamente.

Ejemplo. En un frasco cerrado se encierra una muestra de radón-222. ¿Qué porcentaje del radón original queda a los 3,8 días, a los 7,6 días y a los 11,5 días, aproximadamente?

Solución. Cada 3,8 días pasa una semivida. A los 3,8 días queda (1/2)¹ = 50 %. A los 7,6 días han pasado dos semividas: (1/2)² = 1/4 = 25 %. A los 11,5 días han pasado unas tres: (1/2)³ = 1/8 = 12,5 %. El resto no desapareció: se transformó en otros elementos de la cadena.

La radiactividad natural: está en todas partes#

La radiactividad natural es la que producen los radioisótopos que existen en la naturaleza sin intervención humana. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), en el suelo, el agua y el aire hay más de 60 materiales radiactivos naturales, y la principal fuente de radiación natural es el radón, un gas que emana de las rocas y la tierra. Algunos ejemplos:

Uranio, radio y radón en las rocas. La EPA explica que hay uranio en casi todo el suelo, las rocas y el agua; al desintegrarse produce radio, y el radio produce radón.
Potasio-40 en el cuerpo. Según la EPA, en el cuerpo humano hay rastros de materiales radiactivos, principalmente potasio-40 de origen natural.
Rayos cósmicos. Son partículas muy energéticas que llegan del Sol y de las estrellas. La dosis que producen aumenta con la altitud, así que es mayor en una montaña que a la orilla del mar.
Carbono-14. El Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS) explica que se forma continuamente en la parte alta de la atmósfera cuando los neutrones de los rayos cósmicos chocan con el nitrógeno, y que termina incorporándose a todas las plantas y los animales vivos.

La OMS indica que, en promedio, el 80 % de la dosis anual de radiación de fondo que recibe una persona procede de fuentes naturales, terrestres y cósmicas, y que esa dosis varía de un lugar a otro según la geología.

La radiactividad artificial: radioisótopos hechos por el ser humano#

La radiactividad artificial aparece cuando el ser humano convierte un núcleo estable en uno inestable. La descubrieron Irène Curie, hija de Marie y Pierre, y su esposo Frédéric Joliot. Según el AIP, a mediados de enero de 1934 bombardearon elementos estables con partículas nucleares y lograron que un elemento normal se volviera radiactivo. La Fundación Nobel les otorgó el Premio Nobel de Química de 1935 «en reconocimiento de su síntesis de nuevos elementos radiactivos».

Hoy los radioisótopos artificiales se producen sobre todo de dos maneras:

En reactores nucleares. Según la EPA, el cobalto-60 se forma cuando piezas de acero quedan expuestas a la radiación de neutrones, y el cesio-137 es uno de los productos de la fisión.
En aceleradores de partículas, como el ciclotrón. La Universidad de Costa Rica (UCR) inauguró en agosto de 2022 el primer ciclotrón del país, en su Centro de Investigación en Ciencias Atómicas, Nucleares y Moleculares (CICANUM). La máquina acelera partículas con carga hasta estrellarlas contra agua enriquecida con oxígeno-18; la reacción nuclear convierte esos átomos de oxígeno en flúor-18, un isótopo radiactivo con el que se prepara un medicamento para obtener imágenes que ayudan a detectar el cáncer.

La diferencia entre natural y artificial está en el origen del radioisótopo, no en el tipo de radiación: un rayo gamma es igual venga de una roca o de un reactor. Lo que cambia es que los radioisótopos artificiales se pueden escoger y fabricar para una tarea concreta.

Fisión y fusión: dos formas de liberar la energía del núcleo#

	Fisión nuclear	Fusión nuclear
Qué ocurre (Departamento de Energía de EE. UU.)	Un neutrón choca con un núcleo grande y lo divide en dos núcleos más pequeños	Dos núcleos livianos chocan y se unen en uno más pesado
Ejemplo	Uranio y plutonio en las centrales nucleares	Hidrógeno que se une para formar helio en el Sol
Uso para producir electricidad	Sí, en las centrales nucleares	Todavía no: se investiga, pero es difícil mantenerla durante mucho tiempo

En la fisión de un núcleo de uranio se liberan neutrones que pueden dividir otros núcleos: es una reacción en cadena. La Fundación Nobel otorgó a Otto Hahn el Nobel de Química de 1944 por el descubrimiento de la fisión de núcleos pesados. Según el Departamento de Energía de EE. UU., la fusión libera varias veces más energía que la fisión y no produce los productos de fisión altamente radiactivos, pero sigue en etapa de investigación.

¿Qué tiene que ver la radiación solar con la radiactividad?#

La NASA explica que en el núcleo del Sol, a unos 15 millones de grados Celsius, el hidrógeno se fusiona para formar helio, y que esas reacciones nucleares producen su calor y su luz. La energía del Sol viene, entonces, de una reacción nuclear. Pero lo que nos llega es sobre todo radiación electromagnética (luz visible, infrarrojo y ultravioleta), no la desintegración espontánea de núcleos inestables, que, como descubrió Becquerel, ocurre sin necesidad de luz. Los seres vivos aprovechamos la radiación solar para ver, para calentarnos y, en las plantas, para el proceso de fotosíntesis.

Ponte a prueba#

¿Qué diferencia hay entre la radiactividad natural y la artificial?#

La diferencia está en el origen del radioisótopo. La radiactividad natural la producen radioisótopos que existen sin intervención humana, como el uranio y el radón de las rocas, el potasio-40 del cuerpo o el carbono-14 que se forma en la atmósfera. La artificial aparece cuando las personas convierten núcleos estables en inestables, en un reactor o en un acelerador como el ciclotrón de la UCR, que produce flúor-18. Las radiaciones que emiten son del mismo tipo.

¿Por qué se considera científico el trabajo de Marie Curie con los rayos de uranio?#

Porque siguió un método riguroso. Midió la radiación con un electrómetro en lugar de fiarse solo de lo que veía, cambió una variable a la vez para ver de qué dependía la intensidad de los rayos, y propuso una hipótesis comprobable: que la emisión era una propiedad de los átomos. Después la puso a prueba con otros materiales, como el torio y la pechblenda, y sus resultados la llevaron a descubrir el polonio y el radio.

¿Qué porcentaje de una muestra de radón-222 queda después de unos 15,3 días, si su semivida es de unos 3,8 días?#

Primero se calcula cuántas semividas pasaron: 15,3 ÷ 3,8 ≈ 4. Después de cada semivida queda la mitad, así que queda (1/2)⁴ = 1/16 de la muestra original, es decir, 100 ÷ 16 = 6,25 %. El otro 93,75 % no desapareció: se transformó en otros elementos de la cadena de desintegración.

¿En qué se diferencian la fisión y la fusión nuclear?#

En la fisión, un neutrón choca con un núcleo grande, como el del uranio, y lo divide en dos núcleos más pequeños; es lo que ocurre en las centrales nucleares. En la fusión, dos núcleos livianos, como los del hidrógeno, se unen para formar uno más pesado, como el helio; es lo que ocurre en el núcleo del Sol. La fusión libera más energía, pero todavía no se usa para producir electricidad porque es difícil mantenerla.

¿La luz del Sol es radiactividad?#

No. La energía del Sol se produce por fusión nuclear en su núcleo, pero lo que llega a la Tierra es sobre todo radiación electromagnética: luz visible, infrarrojo y ultravioleta. La radiactividad es otra cosa: la emisión espontánea de radiación por núcleos inestables, que ocurre aunque no haya luz, como comprobó Becquerel con el uranio guardado en la oscuridad. El Sol sí aporta partículas energéticas a la radiación cósmica.