Enlace Nuclear

ENLACE NUCLEAR Y ESTRUCTURA NUCLEAR

Puesto que se debe agregar energía a un núcleo para separarlo en los protones y neutrones que lo forman, la energía total en reposo E0 de los nucleones separados es mayor que la energía en reposo del núcleo unido. La energía que se debe agregar para separar los nucleones se llama energía de enlace EB; es la magnitud de la energía con la que se unen entre sílos nucleones. Entonces, la energía en reposo del núcleo es EO - EB.
Si se usa la equivalencia entre masa en reposo y energía, se puede ver que la masa total de los nucleones siempre es mayor que la masa del núcleo,
en una cantidad EB/c2, que se llama defecto de masa (o defecto másico). La energía de enlace de un núcleo que contiene Z protones y N neutrones se define como sigue:EB=(ZMH+Nmn-AZM)c2 (energía de enlace nuclear)

donde ZAM es la masa del átomo neutro que contiene al núcleo; la cantidad entre paréntesis es el defecto de masa y c2=931.5 MeVu. Observe que la ecuación de la energía de enlace nuclear no incluye a Zmp, la masa de Z protones. Más bien contiene ZMH, la masa de Z protones
y Z electrones combinados en Z átomos neutros de 11H , para balancear los Z electronesque se incluyen en AZM ,la masa del átomo neutro.
El núcleo más simple es el del hidrógeno, que es un protón. Después viene el
núcleo de 21H, el isótopo del hidrógeno con número de masa 2, que se llama por lo general deuterio. Su núcleo consiste en un protón y un neutrón enlazados para formar una partícula llamada deuterón. La energía de enlace del deuterón es:

EB=1.007825 u +1.008665u-2.014102u931.5 MeVu=2.224 MeV

Esta energía se necesitaría para separar el deuterón y obtener un protón y un neutrón. Una medida importante de lo fuertemente unido que está enlazado un núcleo es la energía de enlace por nucleó ,EBA. Con (2.224 MeV)(2 nucleones) =1.112 MeV por nucleón, el 21H tiene la mínima energía de enlace por nucleón de todos los núclidos.Estrategia para resolver problemas

Propiedades nucleares

* IDENTIFICAR los conceptos relevantes:

Entre las propiedades clave de cualquier núcleo están la masa, el radio, la energía de enlace, el defecto másico, la energía de enlace por nucleón y la cantidad de movimiento angular.

* PLANTEAR el problema:

Una vez identificada la variable que se busca, reúna las ecuaciones quenecesite para resolver el problema. Una cantidad relativamente pequeña de ecuaciones en esta sección y en la sección es todo lo que necesita, pero asegúrese de comprender sus significados.

* EJECUTAR la solución:

Resuelva las ecuaciones para obtener las variables deseadas. Al hacer cálculos de energía donde intervengan energías de enlace y energías de enlace por nucleón, observe que lastablas de masa muestran casi siempre las masas de átomos neutros, que incluyen su juego completo de electrones. Para compensar esto use la masa MH de un átomo de 11H, y no la masa de un protón aislado.

Las energías de enlace de los electrones en los átomos neutros son mucho menores, y tienden a anularse, por lo que no nos debemos ocupar de ellas. Los cálculos de energía de enlace consisten confrecuencia en restar dos cantidades casi iguales. Para alcanzar la precisión suficiente en la diferencia, con frecuencia se deberán manejar siete, ocho o nueve cifras significativas, si es que están disponibles. Si no, deberá contentarse con un resultado aproximado.

* EVALUAR su respuesta:

Es muy útil estar familiarizado con algunas magnitudes características, al comprobar sus resultados.Muchas de estas magnitudes son bastante diferentes en física nuclear y en física atómica. Las masas de los protones y neutrones son 1840 veces mayores que la masa del electrón. El radio de un núcleo es del orden de 10-15 m; la energía potencial eléctrica de dos protones es del orden de 10-13 J o 1 MeV. Estas energías de interacción nuclear características son del orden de unos cuantos MeV, y no...