Introduccion Reacciones

Introducción al curso de reacciones nucleares

Curso de Reacciones Nucleares
Programa Inter-universitario de Física Nuclear

José Benlliure
Universidad of Santiago de Compostela
Marzo de 2008

Indice
9 ¿ Qué es una reacción nuclear?
9 ¿ Por qué estudiamos las reacciones nucleares?
- las reacciones nucleares en el mundo que nos rodea
- una herramienta para estudiar la estructura y la dinámica delos núcleos y hadrones
9 Conceptos básicos para el estudio de las reacciones nucleares
- magnitudes representativas
- leyes de conservación
- clasificación de las reacciones
- cinemática y sistemas de referencia
- modelos de reacciones nucleares
9 Estudio experimental de las reacciones nucleares
- observables: sección eficaz, propiedades de los núcleos resultantes, ...
- medida de observables:aceleradores y detectores
- principales temas y centros de investigación
José Benlliure, Desexcitación del núcleo compuesto

Curso de Doctorado de Física Nuclear, Santiago, Marzo de 2008

Las reacciones nucleares

Proceso de interacción entre dos o más bariones o núcleos atómicos gobernado por la
interacción fuerte
- el principio de exclusión de Pauli impide que bariones de un mismo sistemainteraccionen entre sí, por
tanto las reacciones nucleares implican al menos dos sistemas nucleares (generalmente proyectil y blanco).
- aunque las reacciones nucleares están caracterizadas por la interacción fuerte, la interacción
electromagnética, presente en muchos bariones y en los núcleos también contribuye al potencial de
interacción o es responsable de determinadas reacciones como la excitacióncoulombiana o la foto-absorción.
foto absorción
- la reacción entre dos bariones o núcleos depende de la naturaleza de los sistemas que colisionan y del
momento angular relativo entre los sistemas colisionantes (momento relativo y parámetro de impacto)

José Benlliure, Desexcitación del núcleo compuesto

Curso de Doctorado de Física Nuclear, Santiago, Marzo de 2008

El interés de las reaccionesnucleares
9 Las reacciones nucleares en el mundo que nos rodea

9 Las reacciones nucleares que utiliza el hombre

José Benlliure, Desexcitación del núcleo compuesto

Curso de Doctorado de Física Nuclear, Santiago, Marzo de 2008

El interés de las reacciones nucleares
galaxia
1021 m

E t di dde la
Estudio
l materia
t i liligada
d por lla iinteracción
t
ió ffuerte
t
El mundo de la femto-escala
ESRFmateria
10-1 m

ADN ILL, ISIS
10-8 m

XFEL

cristal
10-9 m
átomo
10-10 m
núcleo
atómico
10-14 m

nucleón
10-15 m

electrón
quark

<10-18 m

CERN

José Benlliure, Desexcitación del núcleo compuesto

Una instalación singular y competitiva en Europa
para estudiar el mundo de la femto-escala y la
evolución de los cuerpos estelares.
Curso de Doctorado de Física Nuclear, Santiago, Marzo de 2008

Elinterés de las reacciones nucleares
9 Una herramienta para estudiar la estructura y la dinámica de los hadrones y el núcleo atómico

primeros instantes
del Universo

estructura de
los hadrones

estructura del
núcleo atómico

nucleosíntesis y
evolución estelar

La respuesta a cuestiones fundamentales:
- ¿Cuál es la estructura interna de los hadrones?
- ¿Cómo es la fuerza que mantiene ligados a neutronesy protones dentro del núcleo atómico?
- ¿Cuál es el origen de los elementos en el cosmos?
- ¿Cuáles son las reacciones nucleares responsables de la evolución estelar?
- ¿Cuáles son las fases de la materia ligada por la interacción fuerte?
José Benlliure, Desexcitación del núcleo compuesto

Curso de Doctorado de Física Nuclear, Santiago, Marzo de 2008

Conceptos básicos: magnitudesrepresentativas
9 Magnitudes representativas
- alcance de las interacciones
fuerte: ~ fm
electromagnética: largo alcance

proyectil
p

- longitudes de onda asociadas a las partículas λ =

h
2πhc
=
p
T 2 + 2Tmc 2

12C
40Ar

- dimensiones de los sistemas que reaccionan
bariones: ~ fm
núcleos: ~ 1.2A1/3 fm
- tiempo de interacción: 10-22 – 10-16 s

T(MeV)
10
50
100
10
50
10

λ(fm)
9.0
4.0
2.8
2.6
1.2
0.6

Ep>V...