Fisica Nuclear

I.E.S. Al-Ándalus. Dpto de Física y Química. Curso 2003/04

Física 2º Bach.

Tema 8. Física Nuclear

1

TEMA 8 : FÍSICA NUCLEAR:
8.1
8.2
8.3
8.4
8.5

Núcleo atómico; fuerzas nucleares.
Estabilidad nuclear; energía de enlace.
Radiactividad; leyes.
Reacciones nucleares; fisión y fusión.
Aplicaciones de la radiactividad y de las reacciones nucleares.

8.1 NÚCLEO ATÓMICO; FUERZASNUCLEARES.
Introducción: Modelos atómicos.
Desde la antigüedad han ido evolucionando las ideas sobre la constitución de la materia. En la Grecia clásica
compitieron dos creencias: frente a los que creían que la materia podía dividirse indefinidamente, estaban los atomistas,
como Demócrito, que defendían que existía algo indivisible (átomo) que era la base de la estructura de la naturaleza.Hay que esperar hasta el s. XIX para encontrar la primera teoría científica. Dalton (1813), vuelve
a proponer la teoría atómica para explicar estructura de la materia, reacciones químicas, etc. Ahora bien,
supone que el átomo es totalmente indivisible, sin estructura interna.
En 1897, Thomsom descubre una partícula que surge del átomo en ciertos experimentos (tubo
de rayos catódicos): elelectrón. Por tanto, incluye esta partícula dentro de la estructura del átomo. Su
modelo es conocido con el nombre del "pastel de pasas".
Rutherford, en 1910, bombardeando una lámina metálica con partículas alfa, descubre que el
átomo es en su mayor parte espacio vacío. La mayor parte de la masa está concentrada en su núcleo, de
tamaño muy pequeño. Construye el llamado "modelo planetario". Supone queel núcleo es algo
compacto, sin estructura interna.
Posteriormente fueron descubiertas nuevas partículas del núcleo. Primero el protón y luego el
neutrón (Chadwick, 1932), llevaron a la conclusión de que el núcleo también posee estructura interna.
Actualmente se estudia dicha estructura, descubriéndose nuevas partículas subatómicas (más de
doscientas).
Estructura del átomo: partículassubatómicas:
-19

-31

0
- Corteza atómica: electrones ( −1 e − ). Carga: - 1,6 ·10 C ; Masa: 9,1 ·10 kg . Interviene en
reacciones químicas, radiación térmica, efecto fotoeléctrico...

- Núcleo:

1
protones ( 1 p + ). Carga: 1,6 ·10

1
neutrones ( 0 n ) . Carga:

( 1 uma = 1,66 · 10
•

-19

neutro
-27

C ; Masa: 1,6725 ·10
; Masa : 1,6748 ·10

-27

-27

kg ( = 1,0073uma)

kg ( = 1,0086 uma)

kg)

Características del núcleo:
-15

-15

1/3

R = 1,4 · 10 · A (m)
Tamaño: radio ~ 10 m (1/100000 del tamaño del átomo) ;
18
3
Densidad: d ~ 1,5 · 10 kg/m
Número atómico ( Z ) : nº de protones. Caracteriza al elemento químico
Número másico ( A ) : nº de nucleones = nº protones + nº neutrones ( A = Z + N ) .
Indica la masa aproximada del núcleo, en uma.I.E.S. Al-Ándalus. Dpto de Física y Química. Curso 2003/04

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Clasificación de los núcleos:
Se entiende por nucleido (o núclido) cada uno de los tipos de núcleo que podemos encontrarnos (tanto natural
A
como artificial). Cada nucleido viene caracterizado por Z y A, y su representación es Z X .Según el valor que tomen
Z y A tendremos:Isótopos: = Z, ≠ A ( ≠ N). Son átomos del mismo elemento, con diferente masa 12 C ; 14 C
6
6
Isóbaros : ≠ Z , = A. De distinto elemento
Isótonos: = N .

57
26

Fe ,

58
27

60
30

Zn ;

60
29

Cu

Co

Isómeros: = Z, = N, = A. Pero las partículas están distribuidas de forma diferente en su interior
( ≠ energía)
Fuerzas nucleares: interacción fuerte:
Las partículas nucleares(los protones en particular) pueden mantenerse dentro del núcleo a tan corta distancia
unos de otros, gracias a la interacción nuclear fuerte, que vence, en esas distancias, a la repulsión eléctrica entre
cargas del mismo signo. Recordamos brevemente las características fundamentales de esta interacción:
-15
- Afecta a nucleones
- Muy corto alcance (∼ 10 m)
- La más fuerte de las...