Todo el mundo es una fuente
No se escapa del potasio 40. Supone el 0,0117 % de todo el potasio natural, los tres isótopos son químicamente idénticos, y el potasio es imprescindible para cada una de sus células.
Un adulto de setenta kilos lleva unos 140 gramos de potasio, sobre todo dentro de las células. De ese total, unos 16 miligramos son potasio 40 — alrededor de 4.400 desintegraciones por segundo.
Es la primera fuente de radiación dentro de un cuerpo humano, por delante del carbono 14. La dosis anual ronda los 0,17 milisievert, frente a un fondo natural de 2 a 3.
⚠️ Basta para plantear problemas prácticos. Los detectores de radiación sensibles deben blindarse del potasio del hormigón circundante, y el operador que se acerca aparece en el instrumento.
El problema del plátano
La dosis equivalente plátano es una forma extendida de explicar la radiactividad: un plátano son unos 0,1 microsievert, una radiografía de tórax 700 plátanos, y así.
Es una buena ilustración y un mal dato.
El organismo mantiene su concentración de potasio dentro de límites estrechos. Coma más y los riñones evacuan el exceso en unas horas. Su potasio 40 depende de su masa corporal, no de su dieta.
⚠️ Comer cien plátanos no da, por tanto, cien dosis plátano. Da la dosis que ya tenía, más fruta.
La comparación sigue siendo útil para los órdenes de magnitud — hace concreto un microsievert abstracto. Sencillamente no debe leerse como un mecanismo.
El argón del aire
El potasio 40 se desintegra de dos maneras. En torno al 89 % de los casos emite una partícula beta y pasa a calcio 40. El 11 % restante captura un electrón y pasa a argón 40.
Es esa vía minoritaria la que llenó la atmósfera.
El argón supone el 0,93 % del aire, lo que lo convierte con diferencia en el gas noble más abundante en la Tierra — mil veces más común que el neón, pese a que el neón es mucho más abundante en el universo. Se trata casi exclusivamente de argón 40, producido por la desintegración del potasio en las rocas de la corteza durante 4.500 millones de años.
⚠️ La firma isotópica lo delata. En el Sol domina el argón 36. En la Tierra, el argón 40 supone el 99,6 % del total. La diferencia es el registro de cuatro mil quinientos millones de años de potasio desintegrándose bajo nuestros pies.
Contar a una persona
Como el potasio 40 emite un rayo gamma en el 11 % de sus desintegraciones, y ese rayo tiene una energía característica de 1,46 megaelectronvoltios, se puede medir a una persona desde fuera.
Un contador de cuerpo entero es una sala blindada con un detector, construida por lo general con acero de preguerra — el acero fundido después de 1945 arrastra trazas de lluvia radiactiva que ahogarían la señal. El sujeto se sienta dentro unos minutos y el aparato cuenta los rayos gamma que salen de su cuerpo.
La raya del potasio 40 sirve de referencia. Como el cuerpo contiene potasio en proporción a su masa magra, el recuento da una medida de la masa muscular, y la técnica se usaba en fisiología antes de que existieran los aparatos de composición corporal.
⚠️ El mismo instrumento detecta cualquier otra cosa que la persona lleve dentro. Así se midió el cesio interno de los trabajadores de Chernóbil y de Fukushima — comparándolo con el pico de potasio que todo el mundo tiene.
Fechar las capas de Olduvai
La misma desintegración es uno de los relojes más importantes de la geología.
Cuando un mineral cristaliza a partir de un magma, el argón escapa: es un gas y no encaja en la red cristalina. Desde ese instante, el argón 40 producido por la desintegración del potasio queda atrapado. Medir ambos da el tiempo transcurrido desde el enfriamiento.
El rango útil va de unos cien mil años a la edad del sistema solar, lo que cubre casi toda la historia geológica.
Es el método que fechó las capas de ceniza volcánica de Olduvai, y con ello estableció la edad de los restos de homínidos hallados entre ellas. Antes de él, la paleoantropología disponía de fechas relativas — esta capa es más antigua que aquella — pero de ninguna cifra.
⚠️ El método falla si la roca se recalentó, porque el argón atrapado escapa y el reloj se pone parcialmente a cero. Ese defecto se ha convertido en virtud: permite fechar acontecimientos térmicos posteriores a la formación.