Nuclear

Bernardo José Llamas Verna
47286447-B
Física Nuclear y Partículas
Grupo A,Curso 2012-2013

Resumen y Comentario sobre el artículo:
“Life in the Nuclear Valley”
George Marx

0.-Inicio:
En el presente texto pasamos a resumir y comentar los apartados del artículo del eminente físico húngaro George Marx (1927-2002), “Life in the Nuclear Valley”. Al final se incluye una discusión personaldel artículo.
1.-Introducción sobre el autor:
George Marx inició sus estudios en la Universidad de Budapest sobre Física y Química. Es sin duda uno de los físicos húngaros más conocidos del mundo por sus importantes contribuciones en la física de partículas y que le granjeó el respeto de la comunidad internacional científica como demuestran sus memorables conferencias en Budapest y en el LagoBalatón, a las que asistieron físicos de la talla de Feynman y Dirac.
También es muy conocido por su interés en la enseñanza de la Física por sus colaboraciones en textos escolares, así como conferencias de divulgación en Asia y África de la mano de la UNESCO.
2.-Resumen del artículo:
-Nuestro joven universo:
Por los principios básicos de la Física Nuclear, un núcleo consiste en Z protones y Nneutrones, siendo su suma A=Z+N, y denominados nucleones. La carga de los protones hace que se repelan unos a otros, de forma que para estabilizar el núcleo es necesario que los nucleones sean atraídos entre sí. La fuerza que interviene en este proceso se conoce como fuerza nuclear, que se caracteriza por ser atractiva (unas 100 veces superior a la repulsión eléctrica), independiente de la carga delos nucleones y de corto alcance (del orden de 1fm=10-15m).
El hecho de que tenga tan corto alcance hace que el nucleón sólo sienta la atracción de sus vecinos más cercanos y que la densidad del núcleo sea prácticamente constante. El volumen del núcleo es proporcional al número de nucleones, de forma que el radio de un núcleo esférico se podrá expresar como:

Donde ro=1.4fm.
Por otro lado, laenergía de unión del núcleo E tiene la siguiente relación con A:

En el modelo de gota de agua que se emplea para describir el núcleo, tenemos que añadir un tercer término que describe la energía eléctrica de Coulomb. Tendríamos entonces que la energía por nucleón sería de la forma:

Donde ε0=2.52pJ; εS=2.85pJ; εC=0.11pJ
La energía de unión por nucleón se llega a interpretar como una medidade “lo mucho que quiere estar éste en un específico núcleo”. De esto se deriva, por el modelo de gota de agua, que la fusión de los núcleos ligeros en una mayor produce una reducción de la superficie total haciendo que se libere energía.
Por el principio de exclusión de Pauli, sólo 2 protones y 2 neutrones pueden estar en el mismo estado cuántico, de forma que los núcleos favorecidos serán los quecumplan Z≈N. Esto tiene como consecuencia que en los núcleos grandes el hecho de que la repulsión entre protones sea muy importante al aumentar Z, sean los núcleos con altos valores de Z y A donde se libere energía en la fisión. Por último, los núcleos estables serán aquellos con más neutrones que protones.
Una vez propuesta la teoría del Big Bang, George Gamow propuso que si el Universoestuviera en equilibrio térmico, todos los nucleones tendrían que estar en la zona más profunda del llamado “Valle Nuclear” (relación entre E/A, N y Z) formando núcleos medianamente pesados como el de hierro (Fe). Pero el hecho de que la concentración de hierro sea sólo del 0.006% dio a entender que nuestro Universo era todavía muy joven al suponer que la temperatura de inicio estuvo por encima de unbillón de grados y que los movimientos térmicos fueron tan intensos que no permitieron la formación de núcleos pesados.
-El Sol a través de miles de millones de años:
En los primeros minutos de vida del universo, los protones libres constituían la mayor parte del Universo; por otro lado, los neutrones libres decaen espontáneamente en un protón y un electrón (y un antineutrino). La temperatura del...