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 diferentes Bs, obteniendo de esta manera la llamada imagen del resonancia magnética nuclear, IRM.

¿? Investigue la importancia

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