Detección y conteo de emisiones radiactivas

Propuesta didáctica

Autor: Profesor Roberto Calvo.

Tiempo de aplicación: Un módulo práctico + una hora simple

Descripción: Se propone utilizar los contadores Geiger – Müller disponibles en los laboratorios liceales para realizar una actividad experimental que permita el abordaje estadístico de los datos obtenidos por los alumnos.

Propósitos: La realización de actividades experimentales que impliquen mediciones y un tratamiento matemático de los datos suelen caer (en la enseñanza media) en un lugar común que parcializa la visión del estudiante respecto a lo que implica una práctica de carácter cuantitativo. Con frecuencia el número de mediciones realizadas es limitado y generalmente el tiempo de clase no permite repetir la experiencia varias veces. Tampoco es común que los equipos de trabajo (subgrupos de práctico) realicen una tarea colectiva y asincrónica con otros equipos. La presente actividad permite a los estudiantes familiarizarse con uno de los más difundidos instrumentos de detección de radiaciones ionizantes, conocer los fundamentos de su uso y sus limitaciones. Pero permite además la colecta de una copiosa cantidad de datos que habilitan el tratamiento estadístico de los mismos, superando el rutinario proceso de cálculo de la incertidumbre por propagación de errores. Por otra parte, mediante una adecuada planificación y coordinación en el centro de estudios -que puede llegar a involucrar distintos subgrupos, grupos y docentes de la asignatura- es posible proponer a los estudiantes un trabajo colaborativo en el que los datos serán compartidos en aras de un mejor conocimiento del fenómeno estudiado. Es posible –y deseable- que la actividad sea coordinada con los docentes de Matemática del liceo.

Contenido: 

• Efectos de las radiaciones ionizantes en su interacción con la materia.
• Radiación de fondo.
• Fuentes radiactivas.
• Instrumentos de detección y conteo de emisiones.
• El contador Geiger: su uso y sus limitaciones.
• La fiabilidad de los datos experimentales: exactitud, precisión y tratamiento estadístico de los mismos.

Actividades:

Los estudiantes habrán adquirido en el curso teórico los conocimientos básicos referidos a la naturaleza de las emisiones radiactivas y los efectos de su interacción con la materia. 
Pese a que la actividad se realizará con el grupo dividido en subgrupos es importante que en la clase previa, el docente aclare al plenario las características de la práctica y muy particularmente los cuidados que deben tenerse con el material de trabajo: la ventana del detector es sumamente frágil y su destrucción inutilizaría un instrumento escaso y muy costoso.

Los estudiantes trabajan en laboratorio en grupos de no más de doce alumnos. Previa a la realización de cualquier medición leerán con atención y en forma colectiva la introducción teórica que se adjunta.

Dado que sólo dispondrán de un Contador Geiger  y la colecta de datos - superada la excitación inicial que todo nuevo instrumento genera- puede resultar tediosa, es recomendable que el subgrupo se divida en equipos que alternen la toma y el registro de las mediciones realizadas con la construcción de las planillas electrónicas que se utilizarán para procesarlas.

El docente aprovechará la oportunidad para destacar un aspecto de la adquisición de conocimiento científico pocas veces evidente en las prácticas de laboratorio liceales: la necesidad de repetir mediciones, de cultivar la paciencia y generar un clima de trabajo que neutralice el tedio sin comprometer el resultado de la actividad.

Los datos obtenidos por cada equipo serán procesados en forma domiciliaria. No obstante, los mismos quedarán archivados en forma accesible para los restantes subgrupos de tal forma que cuando el último equipo termine la actividad, sea posible el tratamiento de un volumen de información muy superior al aportado por cada subgrupo en particular. Esta información permitirá un tratamiento estadístico que, como ya señalamos podría integrar a los docentes de Matemática.

Se adjunta un documento referido a las fuentes de radiación naturales y artificiales a las que el ciudadano medio está expuesto. El mismo resultará útil para que el estudiante encuentre respuesta a algunas de las interrogantes planteadas en el cuestionario o agregadas por el docente. No obstante, se estimulará la búsqueda de información proveniente de diversas fuentes y la discusión de los aportes que de las mismas puedan surgir. 

Descarga el archivo sobre el funcionamiento del Contador Geiger en el siguiente enlace.

Descarga el archivo que contiene el protocolo de la actividad práctica en el siguiente enlace.

Descarga el archivo referido a las fuentes de radiación naturales y artificiales en el siguiente enlace.