volver ao índice de fichas

introducción á física do núcleo e das partículas

1. Os núcleos están formados por neutróns, N, e protóns, Z. á suma de protóns e neutróns chámaselle número másico, A, logo A = N + Z. Dous ou máis núcleos que teñan o mesmo Z pero diferente N chámanse isótopos. Nos núcleos de masa atómica pequena N e Z son aproximadamente iguais, pero nos de masa grande N > Z sempre. Moitos núcleos teñen unha forma aproximadamente esférica, con volume proporcional a A, o cal implica que a densidade nuclear é independente de A. Aproximadamente o radio nuclear está relacionado co número másico pola ecuación R = R_oA^1/3 , onde R_o = 1.5 fm.
2. A masa dun núcleo estable é menor ca suma das masas dos seus nucleóns. A diferencia de masa multiplicada por c² é a enerxía de enlace do núcleo, E_b = (Δm)c². Tamén se sabe que a enerxía de enlace é aproximadamente proporcional ao número másico A. Non se pode dar unha interpretación sinxela da interacción nuclear porque non depende só da distancia relativa entre os nucleóns, senón tamén das magnitudes que caracterizan o se estado relativo (L, S, etc) e ademais a forza nuclear non é só atractiva pois non existen núcleos formados por só protóns ou só neutróns.
3. Os núcleos inestables son radiactivos e desintegranse emitindo partículas alfa (α que son núcleos de He-4 {cando un núcleo emite unha partícula alfa o número másico do núcleo resultante diminue en 4 unidades e o número atómico en 2 unidades, o cal orixina un novo elemento -primeira regra de Soddy-}, partículas beta (β) que son electróns {cando un núcleo emite un e-, o número másico non cambia, pero o número atómico aumenta en 1 unidade o cal orixina tamén un novo elemento -segunda regra de Soddy-} ou positróns e por último raios gamma (γ) {cando un núcleo emite radiación gamma o proceso é similar á emisión de fotóns por átomos excitados, hai un salto de nivel enerxético no núcleo (~MeV), aquí non hai transmutación e non se forma ningún elemento novo} que son fotóns de alta enerxía. A lei da radiactividade é de tipo estadístico (como moitas leis físicas) de carácter expoñencial: N = N_oe^−λt , onde λ é a chamada constante radiactiva e é característica de cada isótopo. A rapidez de desintegración é v = ΔN/Δt = λN = R_oe^−λt . O tempo que tarda un número de núcleos determinado (ou a rapidez de desintegración) en reducirse á metade chámase semivida ou periodo de semidesintegración, t_1/2 = 0,693/λ. Na desintegración tipo alfa, as semividas poden variar desde fraccións de segundo ata millóns de anos. Na desintegración beta ata horas ou días e na gamma son inferiores a un microsegundo. O número de desintegracións por segundo de 1 gramo de radio é 1 Ci (un curie), de forma que 1 curie equivale a 3.7×10¹⁰ / desint/segundo = 3.7×10¹⁰ / Bq .
4. A fisión prodúcese cando os núcleos pesados capturan un neutrón e se produce a división do núcleo. Os novos núcleos sepáranse rapidamente debido á repulsión eléctrica, liberando unha gran cantidade de enerxía. Os novos neutróns liberados producen reaccións en cadea. A fusión de núcleos lixeiros tamén libera gran cantidade de enerxía. Prodúcese espontáneamente no Sol e outra estrelas ( T ~ 10⁸ / K) onde a axitación térmica é suficiente para la colisión. A nivel de laboratorio as dificultades técnicas son bastante grandes.
5. As partículas e as correspondentes antipartículas teñen masa iguais pero valores opostos en outras propiedades físicas (carga, etc.). En diferentes reacciónes nucleares poden producirse partículas e antipartículas se a enerxía dispoñible é maior que 2mc², onde m é a masa da partícula.
6. Hai catro forzas (interaccións) fundamentais: gravitatoria, electromagnética, nuclear (hadrónica) e débil. Esta última está asociada á desintegración beta e pénsase que conxuntamente coa interacción electromagnética forman a interacción única electrodébil. Na teoría cuántica dos campos físicos considérase que as interaccións se producen mediante un intercambio de partículas. Así a partícula de intercambio na interacción electromagnética é o fotón, na gravitatoria o gravitón (sen observar), na débil o bosón e na nuclear o gluón (sen observar).

Anterior: CUÀNTICA