FISICA MODERNA

6) FISICA NUCLEAR

6,0) Introducción

 1896, Henry Becquerel : Radiactividad en U

  1910 E. Rutherford : Descubre los tipos de radiación:

(Decaimientos)

 R: núcleos de He

 R:

 R: s de alta E.

Ep

0 r

 1ra s XX: Fuerza nuclear

 Potencial de Yukawa:

 Estudio de reacciones nucleares artificiales,

 Descubrimiento del n por Chadwick, (1932)

… Vaticinio de Rutherford, fenómeno choque: n

 Descubrimiento de la radiactividad artificial por los esposos Curie, (1933)

… Activación de hojuelas de Ag en reactor RP-10 de Huarangal

 Descubrimiento de fisión nuclear por Hans y Strassmann, (1938)

 Reactor de fisión nuclear creado por E. Fermi, (1942)

… “pila atómica” de Chicago

 Espionaje nuclear: “Proyecto Manhattan”

…

 Problemas CTS y CTA

…“Accidente de Chernobyl”

6,1) Propiedades nucleares

i) Definiciones Previas

 Sistema núcleo atómico  núclido

 (protones y neutrones)  (p,n)  (nucleones): Nucleido

 Representación nuclear

 Isótopos:

 Isóbaros:

 Isótonos:

ii) Carga y masa

j) Carga

jj) Masa

 u (unidad de masa atómica):

u  1,660559 x 10-27 kg

Equivalente importante:

iii) Estructura nuclear

 1911 E. Rutherford determino la estructura de la materia mediante experimentos de dispersión de partículas  por láminas delgadas de Au. Asumió un núcleo positivo de orden 10-4 m de forma esférica.

 Au

r

 Experimentos posteriores a los de ER confirmaron la  forma esférica de los núcleos y en este modelo el radio nuclear, r, responde a la siguiente ecuación, donde

r

modelo de gota líquida

 Unidad nuclear: fentómetro (fermi)  fm

iv) Estabilidad nuclear

La estabilidad del núcleo atómico está vinculada a una conjugación adecuada de la FNF atractiva entre los nucleones y la repulsiva entre los protones. Esta es la razón por la cual a medida que Z aumenta, para garantizar la estabilidad, se produce también un incremento de N, es mas, para Z > 83 no existen núcleos estables.

Por otro lado, las interacciones de apareamiento entre nucleones, también juega rol importante en la estabilidad nuclear, por ejemplo, cuando Z  N, esto es, valores pares de A en general, admitiendo combinaciones de Z y N impares. También, al igual que los átomos, la idea de capas completas “estables” puede trasferirse al núcleo, donde los números Z o N de las capas nucleares completas, llamados números mágicos, muestran gran estabilidad.

Números mágicos, Z  N  2, 8, 20, 28, 50, 82, 126

Grafica de N y Z para núcleos estables.

130

120

110

90

N

NZ

30

20

10

0 10 20 80 90

Z

v) S y 

j) , I: NC se spin nuclear puede ser entero o entero

,

jj)

*Ejem.

6,2) Resonancia Magnética Nuclear, RMN

Fenómeno mediante el cual un sistema de spines nucleares es capaz de resonar, cuando se le entrega energía correspondiente a la frecuencia de precesión del sistema, llamando frecuencia de Larmor, wL.

WL

B

,

nucleo

E S  ½

B

 E2 + B

E

B



E1  - B

Debido a qué wL depende del B y de los valores de E1 y E2 también, es posible lograr la resonancia mediante un campo B aplicado que dependa de la w, B  B (w). El sistema de spines nucleares pasa del estado E1 al estado E2 cuando w  wL, en la zona de las radio frecuencia, involucrando energías de fotón, Ep  10-7 eV. Esta resonancia puede usarse para “construir” imágenes del cuerpo humano en base a ps, como la wL  wLp  wp depende de B, se puede hacer resonar los diferentes ps del cuerpo, aplicándoles

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