Fisica nuclear

FISICA NUCLEAR

INDICE
1- DESARROLLO HISTÓRICO 2- CONSTITUCIÓN BÁSICA DEL NÚCLEO. 3- ESTABILIDAD NUCLEAR. 3.1- Estabilidad desde el punto de vista energético: energía de enlace. 4.2- Leyes del desplazamiento radiactivo. 4.3- Cinética de la desintegración radiactiva. 4.4- Series radiactivas. 4.5- Datación del carbono-14. 5- RADIACTIVIDAD ARTIFICIAL

6-REACCIONES NUCLEARES 4- NÚCLEOSINESTABLES: 6.1- Fisión nuclear. RADIACTIVIDAD NATURAL 6.2- Fusión nuclear. 4.1- Tipos de radiactividad.

1- DESARROLLO HISTÓRICO
1895 1896 1897 1898 → Roentgen descubre los Rayos X. → Henri Becquerel descubre la radiactividad. → J. J. Thomson descubre el electrón. → El matrimonio Curie, Pierre i Marie, descubren 2 elementos radiactivos: el Polonio y el radio. Ernest Rutherford identifica dos tipos deradiactividad (α,β) y poco después Paul Villard descubre la radiación gamma (γ). 1911 → Rutherford propone un modelo nuclear del átomo. 1932 → J. Chadwick descubre el neutrón. 1934 → El matrimonio de Frederic Joliot e Irene Curie descubren las primeras reacciones nucleares. 1938 → Otto Hahn, F. Strassmann y L. Meitner descubren la fisión nuclear en núcleos de uranio. 1942 → E. Fermi y L. Szilardconstruyen el primer reactor nuclear de fisión.

2- CONSTITUCIÓN BÁSICA DEL NÚCLEO.
A partir de los experimentos de Rutherford, de las experiencias de Frederic Joliot e Irene Curie y de la interpretación de las mismas por parte de Chadwick (detalladas en el apartado 6), sabemos que los núcleos atómicos están constituidos por los protones y los neutrones. La forma de representar los núcleosatómicos es: A = suma de protones y neutrones. Z = número de protones Las características básicas del núcleo son: Forma aproximadamente esférica, con bordes difusos. Tamaño del orden de los 10-15 m, unidad conocida como fermi (fm). El átomo tiene un tamaño del orden de 10-10 m = 1 Å. El tamaño de los núcleos varía según el número másico con la siguiente formula empírica: R = 1.2 10-15 A1/3 Su densidades muy elevada, del orden de 1017 kg/m3 . En física nuclear usaremos los siguientes términos: Nucleones: son las constituyentes del núcleo, tanto protones como neutrones. Núclido: es una especie nuclear particular.

3- ESTABILIDAD NUCLEAR
Si la densidad de los núcleos es tan elevada y contiene partículas con la misma carga, ¿cómo se puede explicar la estabilidad nuclear? No podemos recurrir alas fuerzas gravitatorias (muy débiles) ni a las fuerzas eléctricas (repulsivas). Se explica mediante un nuevo tipo de fuerza llamada Fuerza Nuclear. Como la interacción entre los nucleones es la más intensa que se conoce, recibe el nombre de Interacción Nuclear Fuerte. Características de la fuerza nuclear: Son fuerzas atractivas. No dependen de la carga eléctrica. Son muy intensas. Tienen muycorto alcance (del orden del tamaño del núcleo 10-15 m).

3.1- Estabilidad desde el punto de vista energético: energía de enlace.
Se ha medido la masa de los núcleos atómicos, mediante técnicas de espectroscopía de masas, y se ha comprobado que la masa de los núcleos es menor que la masa de los nucleones que lo componen. Esta diferencia de masa se llama DEFECTO DE MASA (∆m): ∆m = Σmnucleones –mnúcleo A partir de la teoría de la relatividad relacionamos la masa y la energía: E = m c2 Cuando se forma el núcleo a partir de los nucleones, su estabilidad requiere que la energía del núcleo formado sea menor que la de los nucleones por separado. El defecto de masa se corresponde con la energía liberada en la formación del núcleo, que sería la energía que deberíamos suministrar para separar elnúcleo en sus componentes. Esta energía se llama ENERGIA DE ENLACE: ∆E = ∆m c2 = (Σmnucleones – mnúcleo) c2 donde la mnúcleo será la masa atómica.

Según el elemento químico, cada núcleo tiene un número de nucleones diferente. Lo que da una idea de la estabilidad nuclear no es el valor absoluto de la energía de enlace, sino el valor de la energía de enlace por nucleón: Eenlace/nucleón = ∆E/A...