Energía de ligadura del núcleo.

Presentación del tema: "Energía de ligadura del núcleo."— Transcripción de la presentación:

1 Energía de ligadura del núcleo.
El agregado de protones y neutrones dentro del núcleo se mantiene unido por fuertes fuerzas de atracción entre los nucleones. También existen fuerzas de repulsión de corto alcance. Por eso el núcleo tiene un radio proporcional a : Si no existieran las fuerzas repulsivas el núcleo colapsaría en un radio pequeño del orden del rango de la fuerza nucleón-nucleón ≈ cm

2 Propiedades del protón
Estructura de quarks de un protón. Composición 2 quark arriba, 1 quark abajo Familia Fermión Grupo Hadrón Interacción Gravedad, Débil, Nuclear fuerte o Electromagnética Símbolo(s) p, p+ Antipartícula Antiprotón Teorizada William Prout (1815) Descubierta Ernest Rutherford (1919)

3 Propiedades del protón
Masa 1,672 621 637(83)×10−27 kg 938,272 013(23) MeV/c2 Vida media 1035 años Carga eléctrica 1,602 176 487 × 10–19 C Radio de carga 0,875(7) fm Dipolo eléctrico <5,4×10−24 e·cm Polarizabilidad 1,20(6)×10−3 fm3 Momento magnético 2, (28) μN Polarizabilidad magnética 1,9(5)×10−4 fm3 Espín 1⁄2 Isospín Paridad +1 Condensado I(JP) = 1/2(1/2+)

4 Propiedades del neutrón
Estructura interna de un neutrón formada por 3 quarks unidos por la interacción fuerte. Clasificación Barión Composición 1 quark arriba, 2 quark abajo Familia Fermión Grupo Hadrón Interacción Gravedad, Débil, Nuclear fuerte Símbolo(s) n Antipartícula Antineutrón Teorizada Ernest Rutherford (1920) Descubierta James Chadwick (1932)

5 Propiedades del neutrón
Masa 1,674 927 29(28)×10−27 kg 939,565 560(81) MeV/c2 1,008 664 915 6(6) uma Vida media 885,7(8) s Carga eléctrica Dipolo eléctrico <2,9×10−26 e cm Polarizabilidad 1,16(15)×10−3 fm3 Momento magnético -1, (5) μN Polarizabilidad magnética 3,7(20)×10−4 fm3 Espín 1/2 Isospín -1/2 Paridad +1 Condensado I(JP) = 1/2(1/2+)

6 Packing fraction M: masa atómica neutral A: número másico
corrección pequeña ≈ -10-3que relaciona la masa del isótopo con el número másico. Por definición P =0 para 12C.

7 Energía de ligadura del núcleo

8 Energía de ligadura en el modelo protón-neutrón
Cuando se supone que protones y neutrones son los únicos constituyentes elementales de los núcleos, el defecto de masa o la energía de ligadura B, del núcleo es: Introduciendo los electrones atómicos y despreciando la diferencia de energía de ligadura de éstos en el hidrógeno y en el isótopo de masa M:

9 Energía de ligadura en el modelo protón-neutrón
La energía de ligadura se el trabajo necesario para descomponer el núcleo en neutrones y protones. Es la energía liberada cuando Z protones y N neutrones se unen para formar el núcleo. Ejemplos: Fotodesintegración del deuterón: Captura radioactiva de neutrones por 1H: La energía de ligadura del deuterón es el valor Q de la reacción de síntesis o el valor (-Q) de la reacción de disociación.

10 Energía de ligadura de los núcleos livianos
A partir de los valores de masas atómicas se pueden estimar las energías de ligaduras.

11 Energía de ligadura de los núcleos livianos
El Deuterón: posee una muy baja energía de ligadura. El protón y el neutrón tiene una inusualmente gran separación durante la mayor parte del tiempo. La partícula α: representa la menor configuración nuclear con capas neutrónicas y protónicas cerradas. Nucleones 1s

12 Energía de ligadura media por nucleón
La energía de ligadura media es un parámetro importante para

13 Energía de ligadura media por nucleón

14 Energía de ligadura media por nucleón
El exceso de masa del neutrón (MN-1) es el término predominante Si analizamos la variación de B/A para : Para A<28 hay una prominente presencia de ciclos recurrentes, correspondientes a nucleídos con máxima energía de ligadura. Estos tienen A múltiplo de 4 y se corresponden con secuencias de capas de cuatro nucleones completadas.

15 Curva de energía de ligadura
Fe56 Al27 Cl35 Ar40 Energía de ligadura media por nucleón (en MeV) 6 7 5 1 4 8 3 9 2 Sr86 8.8 Xe124 Cu63 As75 Xe136 Ne20 Mo98 Xe130 W182 Pt208 O16 U238 F19 Pt194 C12 N14 U235 He4 Be11 Fisión Be9 Li7 Aspectos especiales: Li6 Fusión Después de A = 238, el valor muestra un rápido decrecimiento . Esto hace a los elementos transuránicos completamente inestables y radiactivos. Para A entre 4 y 20, las curva muestra picos cíclicos correspondiendo a 2He4, 4Be8, 6C12, 8O16 y 10Ne20. Esto muestra que la B/N de estos núcleos es mayor que la de sus inmediatos vecinos . Cada uno de estos núcleos puede ser formado agregando una partícula alfa a su antecesor. La B/N de nucleídos muy livianos como 1H2 es muy pequeña. 2. Inicialmente , hay un rápido incremento en el valor de la B/N. 9. La caída de la curva a bajos números másicos indica que los núcleos pueden fusionarse para devenir más estables. La caída de la curva a altos números másicos indica que los nucleones están menos ligados y los núcleos pueden fisionarse para devenir más estables. 6. Después de A = 120, el valor decrece y cae a 7.6 MeV para el Uranio. Después de A = 20, hay un gradual incremento de la B/N. El máximo valor de 8.8 MeV se obtiene a A = 56. Entonces, el núcleo de hierro es el más estable. Las B/N de nucleídos con número de masa de 40 to 120 son próximas al valor máximo. Estos elementos son altamente estables y no radiactivos. Región de máxima estabilidad H3 He3 H2 H1 Número Másico (A) 56

16 Energía de ligadura media por nucleón
Aspectos especiales: 1. La B/N de nucleídos muy livianos como 1H2 es muy pequeña. 2. Inicialmente , hay un rápido incremento en el valor de la B/N. Para A entre 4 y 20, las curva muestra picos cíclicos correspondiendo a 2He4, 4Be8, 6C12, 8O16 y 10Ne20. Esto muestra que la B/N de estos núcleos es mayor que la de sus inmediatos vecinos . Cada uno de estos núcleos puede ser formado agregando una partícula alfa a su antecesor. Después de A = 20, hay un gradual incremento de la B/N. El máximo valor de 8.8 MeV se obtiene a A = 56. Entonces, el núcleo de hierro es el más estable.

17 Energía de ligadura media por nucleón
Las B/N de nucleídos con número de masa de 40 to 120 son próximas al valor máximo. Estos elementos son altamente estables y no radiactivos. Después de A = 120, el valor decrece y cae a 7.6 MeV para el Uranio. Después de A = 238, el valor muestra un rápido decrecimiento . Esto hace a los elementos transuránicos completamente inestables y radiactivos. La caída de la curva a altos números másicos indica que los nucleones están menos ligados y los núcleos pueden fisionarse para devenir más estables. 9. La caída de la curva a bajos números másicos indica que los núcleos pueden fusionarse para devenir más estables.