Fisica nuclear

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Introducción.

En 1896, el año en que marco el nacimiento de la física nuclear, Antoine Henri Becquerel (1852-1908) indujo al mundo de la ciencia en la radiactividad de los compuestos de uranio, al descubrir accidentalmente que los cristales de sulfato potásico de uranio emitían una radiación invisible que podía oscurecer una placa fotográfica que estaba cubierta para protegerla de la luz.Después de una serie de experimentos, concluyo que la radiación emitida de los cristales era de un nuevo tipo, una radiación que no requería estimulación externa y que era tan penetrante y que podía revelar placas fotográficas protegidas e ionizar gases.
Una gran cantidad de investigaciones siguieron a este descubrimiento, en el intento por entender la radiación emitida por los núcleos radiactivos.El trabajo pionero de Rutherford, mostro que la radiación emitida era de tres tipos de radiación, a los que llamo rayos alfa, beta y gamma. Experimentos posteriores demostraron que los rayos alfa son núcleos de hielo, los rayos beta son electrones o positrones y los rayos gamma son fotones de alta energía. Los experimentos de Rutherford establecieron que el núcleo de un átomo tiene un volumen muypequeño y que la mayor parte de la masa atómica está contenida en el núcleo. Además, estos estudios demostraron la existencia de un nuevo tipo de fuerza, la fuerza nuclear. Esta fuerza es predominante a distancias de orden de 10-15 m. y prácticamente cero para distancias superiores.
Analizaremos las propiedades y la estructura del núcleo atómico. Describimos las propiedades básicas de núcleo,las fuerzas nucleares, la energía del enlace nuclear, el fenómeno de la radiactividad y las reacciones nucleares.

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* Propiedades del los núcleos.

El núcleo atómico contiene sólo dos tipos de partículas: protones y neutrones, que poseen aproximadamente la misma masa. El protón tiene una carga +e y el neutrón carece de carga. El número de protones, Z, es el número atómico del átomo, quecoincide con el número de electrones del mismo. El número de neutrones, N, es aproximadamente igual a Z para los núcleos ligeros, y para los más pesados es mayos que Z. el número total de nucleones, A = N +Z, se denomina número de masa del núcleo. Una especie nuclear en particular se llama nucleído. Dos o más nucleídos de igual número atómico Z, pero distintos números N y A se denominan isotopos.Un nucleído particular se designa por su símbolo atómico, con el número de masa A como superíndice. El elemento más ligero, el hidrogeno, tiene tres isótopos: hidrogeno ordinario, 1H, cuyo núcleo está formado por un solo protón; deuterio, 1H, cuyo núcleo contiene un protón y un neutrón; y tritio, 3H, cuyo núcleo posee un protón y dos neutrones.

Tamaño y forma.

El tamaño y la forma delnúcleo pueden determinarse bombardeándolo con partículas de alta energía y observando la dispersión de estas partículas. Los resultados dependen en parte del tipo de experimento. Por ejemplo, si se utilizan electrones como partículas bombardeantes, se obtiene la distribución de carga del núcleo, mientras que si se utilizan neutrones se determina la región de influencia de la interacción nuclear fuerte.A pesar de estas diferencias, una amplia variedad de experimentos sugirieron que la mayor parte de los núcleos son aproximadamente esféricos con radios dados aproximadamente por

R=R0A1/3

en donde R0 vale aproximadamente 1,5 f. el hecho de que el radio de un núcleo esférico se a proporcional a A1/3 sugiere que el volumen nuclear es proporcional a A. como la masa del núcleo es tambiénaproximadamente proporcionalmente a A, las densidades de todos los núcleos son aproximadamente iguales. Esto es análogo a una gota líquida, que también tiene una densidad constante independiente de su tamaño. El modelo de la gota de agua líquida del núcleo ha sido muy útil para explicar el comportamiento nuclear, especialmente la fisión de los núcleos pesados.

Masa y energía de enlace.

La masa...
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