FÍSICA NUCLEAR

ROENTGEN

BECQUEREL

RUTHERFORD

La radiactividad se produce en el núcleo atómico.  Con los experimentos de Rutherford y el descubrimiento del neutrón en 1932, se determino de forma definitiva la estructura del átomo.  Los átomos están constituidos por:  Electrones que giran alrededor de un núcleo atómico.  El núcleo que concentra prácticamente toda la masa atómica formado por protones y neutrones, partículas que denominamos nucleones.  El volumen del núcleo es una parte muy pequeña del volumen atómico.  Z es el número atómico. Z = al número de protones   A es el número másico. A-Z = al número de neutrones

Los núcleos presentan distintos niveles cuánticos de energía-  Cuando un núcleo pasa de un estado excitado a otro menos energético, emite energía en forma de rayos X y de rayos .  Los valores de los niveles energéticos nucleares son del orden del MeV  

Son de muy corto alcance pero muy intensas Fuerzas nucleares  Son de muy corto alcance pero muy intensas Fuerza nuclear fuerte Fuerza nuclear débil Responsable de la cohesión del núcleo. Fuerza atractiva Se manifiesta entre nucleones, independientemente del tipo de carga. Nula para distancias > 10-15 m Es superior a cualquier otra fuerza, a distancias cortas. Responsable de la desintegración  de los núcleos Se manifiesta sobre todo en part. no sometidas a la acción de F. Nucleares fuertes. Nula para distancias > 10-17 m. A distancias muy cortas son más intensas que las gravitatorias pero menos que las demás.

Energía de enlace   La energía de enlace de un núcleo es la energía liberada cuando sus nucleones aislados se unen para formar el núcleo.   Según la mecánica relativista, un cambio de energía  E está asociado a un cambio de masa m.   Los nucleones pierden parte de su masa al formarse el núcleo. Se comprueba experimentalmente que la masa de un núcleo cualquiera (masa nuclear) es siempre inferior a la masa de los propones y la masa de los neutrones libres. La diferencia se denomina defecto de masa m :  m = ( Z mp + ( A – Z) mn) - MN La energía asociada al defecto de masa es la energía de enlace,  E :  E =  m c2 La energía de enlace por nucleón es el cociente entre el la energía de enlace y el número másico Cuanto mayor sea este cociente más estable es el núcleo. Su valor medio es aproximadamente 8,3 MeV Una uma tiene asociada una E de 931 MeV

REACCIONES NUCLEARES   Las reacciones nucleares son procesos en los que intervienen directamente los núcleos atómicos transformándose en otros distintos 147 N + 42 He  178 O + 11 H En toda reacción nuclear, la suma de los números atómicos y la suma de los números másicos se mantiene constante. Cuando un núcleo es inestable, tiende a transformarse de forma que los productos resultantes sean más estables. El proceso es una reacción nuclear en la que se libera energía.

Los núcleos radiactivos son muy inestables Los núcleos radiactivos son muy inestables. De forma espontáneas producen emisiones radiactivas según distintas reacciones nucleares:   Emisión de partículas  : AZ N  A-4Z-2 Y + 42 He Emisión de partículas  : AZ N  AZ+1 Y + 0-1 e En general tienen lugar varias desintegraciones sucesivas hasta que el núcleo final es estable. El conjunto de todos los isótopos que forman parte del proceso constituyen una serie o familia radiactiva.

INTERACCIONES FUNDAMENTALES Todas las fuerzas de la naturaleza se reducen a cuatro interacciones fundamentales: Nuclear Fuerte: * Es la más intensa * Es de muy corto alcance (no se aprecia fuera del núcleo) * Mantiene unidos a los protones y neutrones que componen el núcleo de los átomos. * Los núcleos no serían estables si no existiera esta fuerza, que es más intensa que la repulsión electrostática entre los protones que la forman. Electromagnética: * Es la segunda en intensidad. * Es de largo alcance. * Actúa sobre partículas cargadas eléctricamente. * Puede se atractiva o repulsiva. * Es la responsable de que los átomos y moléculas de la materia estén ligados.

: Nuclear Débil: * Es la tercera en intensidad. * Como la nuclear fuerte es de muy corto alcance. * Es la causante de algunas reacciones nucleares como la radiación beta. Gravitatoria: * Es la más débil de todas. * Se produce entre todos los cuerpos * Es siempre atractiva y de largo alcance. * Es la responsable del movimiento de los astros, de que los cuerpos caigan, de las mareas, etc.