Física nuclear
La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 18 de abril de 2022; las comprobaciones requieren 8 ediciones .La física nuclear es una rama de la física que estudia la estructura y propiedades de los núcleos atómicos , así como sus colisiones ( reacciones nucleares ).
Tareas
Los problemas que surgen en la física nuclear son un ejemplo típico de problemas de cuerpos múltiples. Los núcleos están formados por nucleones ( protones y neutrones ), y los núcleos típicos contienen decenas o cientos de nucleones. Este número es demasiado grande para problemas con solución exacta, pero aún demasiado pequeño para poder utilizar los métodos de la física estadística. Esto ha llevado a una amplia variedad de diferentes modelos de núcleos atómicos.
Información general
El número de protones en el núcleo ( número de carga , también el número ordinal del elemento ) generalmente se denota por Z , el número de neutrones por N. Su suma A = Z + N se llama número de masa nuclear . Los átomos con la misma Z (es decir, átomos del mismo elemento), pero diferente N se llaman isótopos , con la misma A , pero diferente Z - isóbaras , con el mismo N , pero diferente Z - isótonos .
La principal diferencia entre un protón y un neutrón es que un protón es una partícula cargada, cuya carga es e = 4.801⋅10 −10 unidades. CGSE = 1.602⋅10 −19 C. Esta es una carga elemental , módulo igual a la carga de un electrón . El neutrón , como su nombre ya indica, es eléctricamente neutro. Los espines del protón y el neutrón son iguales e iguales al espín del electrón, es decir, 1/2 (en unidades , la constante de Planck ). Las masas de protones y neutrones son casi iguales: 1836,15 y 1838,68 masas de electrones, respectivamente.
El protón y el neutrón no son partículas fundamentales . Se componen de dos tipos de quarks : un quark d con una carga de –1/3 y un quark u con una carga de +2/3 de la carga elemental e . El protón consta de dos quarks u y un quark d (la carga total es "+1"), y el neutrón consta de un quark u y dos quarks d (la carga total es 0 ). Un neutrón libre es una partícula inestable. 885 segundos después de su aparición, se desintegra en un protón , un electrón y un antineutrino (ver desintegración beta del neutrón ). En el núcleo , el neutrón se encuentra en un pozo de potencial profundo, por lo que su decaimiento puede estar prohibido por las leyes de conservación.
La física nuclear tiene una importancia fundamental para muchas ramas de la astrofísica ( nucleosíntesis primaria , reacciones termonucleares en estrellas tanto durante la vida en la secuencia principal como al salir de ella), y, obviamente, para la energía nuclear y, en el futuro, termonuclear .
Historia
En 1896, el químico francés Antoine Henri Becquerel descubrió accidentalmente la radiactividad de las sales de uranio , que se manifiesta en la emisión espontánea de rayos invisibles que pueden provocar la ionización del aire y el ennegrecimiento de las emulsiones fotográficas. Dos años más tarde, Pierre Curie y Maria Sklodowska-Curie descubrieron la radiactividad del torio y aislaron el polonio y el radio de las sales de uranio , cuya radiactividad resultó ser millones de veces más fuerte que la radiactividad del uranio y el torio.
Rutherford llevó a cabo un estudio experimental detallado de la radiación radiactiva . Demostró que las emisiones radiactivas están formadas, respectivamente, por rayos α, β y γ. Los rayos beta están formados por electrones cargados negativamente, los rayos alfa están formados por partículas cargadas positivamente (partículas alfa , que, como resultó un poco más tarde, son núcleos de helio-4 ), los rayos gamma son similares a los rayos X (tienen sin cargo), solo significativamente más rígido.
La naturaleza nuclear de la radiactividad fue comprendida por Rutherford después de que propusiera el modelo nuclear del átomo en 1911 y estableciera que la radiación radiactiva surge como resultado de procesos que ocurren dentro del núcleo atómico.[ significado del hecho? ] .
Durante mucho tiempo se supuso que el núcleo constaba de protones y electrones . Sin embargo, tal modelo estaba en conflicto con los hechos experimentales relacionados con los espines y los momentos magnéticos de los núcleos . En 1932 , tras el descubrimiento del neutrón por Chadwick , se estableció ( Ivanenko [1] y Heisenberg ) que el núcleo está formado por protones y neutrones . Estas partículas han recibido el nombre general de nucleones .
En los últimos años existe la posibilidad[ ¿Qué? ] para describir las propiedades de al menos los núcleos ligeros.
Notas
- ↑ Iwanenko, D.D. La hipótesis del neutrón (inglés) // Naturaleza. - 1932. - Vol. 129 . — Pág. 798 .
Literatura
- Malyarov VV Fundamentos de la teoría del núcleo atómico. - M. : Fizmatlit, 1959. - 471 p. - 18.000 copias.
- edición Artsimovich L.A. Libro de referencia sobre física nuclear. - M. : Fizmatlit, 1963. - 632 p. — 20.000 copias.
- Shirokov Yu. M. , Yudin N. P. Física nuclear. - M. : Nauka, 1980. - 727 p. — 24.500 copias.
- Abramov, A. I. Historia de la física nuclear. - 2do. - M. : KomKniga, 2006. - 232 p. - ISBN 5-484-00270-2 .
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