Física Nuclear: Reacciones, Fuerzas y Energía de Enlace

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Reacciones Nucleares

Son procesos donde los núcleos atómicos se transforman en otros distintos.

Fisión Nuclear

Reacción donde un núcleo pesado se divide en dos más ligeros al ser bombardeado con neutrones. Libera más neutrones y gran cantidad de energía. Requiere una energía de activación obtenida de la captura de un neutrón por el núcleo. Los neutrones liberados pueden fisionar otros núcleos, creando una reacción en cadena.

Fusión Nuclear

Reacción donde dos núcleos ligeros se unen para formar uno más pesado, liberando gran cantidad de energía. Requiere una energía de activación.

Fuerzas Fundamentales

Todas las fuerzas de la naturaleza pertenecen a uno de estos grupos:

  • Fuerza Gravitatoria

    Se ejerce entre partículas con masa. Siempre es atractiva y débil, solo apreciable cuando un cuerpo tiene gran masa.

  • Fuerza Electromagnética

    Se ejerce entre partículas con carga eléctrica. Puede ser atractiva o repulsiva. Es más intensa que la gravitatoria y, a distancias mayores a 10-15 m, supera a la nuclear fuerte.

  • Fuerza Nuclear Fuerte

    Responsable de la cohesión del núcleo, mantiene unidos a los nucleones. Es muy intensa a distancias nucleares, superior al resto. De corto alcance, nula a partir de 10-15 m.

  • Fuerza Nuclear Débil

    Responsable de la desintegración beta de núcleos inestables. Más débil que la nuclear fuerte y la electromagnética, pero a distancias nucleares supera a la gravitatoria. De corto alcance, nula a partir de 10-17 m.

El Núcleo Atómico

Las emisiones radiactivas no dependen del estado físico o químico de la sustancia, se producen en el núcleo atómico.

Los átomos constan de electrones que giran alrededor de un núcleo, donde se concentra casi toda la masa atómica. El volumen del núcleo es mucho menor que el del átomo. El núcleo está formado por protones y neutrones, llamados nucleones. Un núcleo se caracteriza por su número atómico, Z (número de protones), y su número másico, A (número de nucleones). Por lo tanto, tiene Z protones y (A-Z) neutrones. Cuando un núcleo pasa de un estado excitado a otro menos energético, emite energía como rayos gamma y rayos X, similar a la emisión de radiación en transiciones electrónicas. Los niveles energéticos nucleares son del orden del MeV, mientras que los electrónicos son del eV.

Fuerzas Nucleares

Hay dos tipos:

  • Fuerza Nuclear Fuerte

    Responsable de la cohesión del núcleo. Atractiva y de corto alcance, nula a distancias mayores de 10-15 m. A distancias cortas, supera cualquier otra fuerza, compensando la repulsión electrostática entre protones.

  • Fuerza Nuclear Débil

    Responsable de la desintegración beta. Se manifiesta en partículas no sometidas a la fuerza nuclear fuerte. De corto alcance, nula a distancias mayores de 10-17 m. A distancias cortas, donde es máxima, supera a la gravitatoria, pero es más débil que otras interacciones.

Energía de Enlace

Es la energía liberada cuando los nucleones aislados se unen para formar el núcleo. El núcleo es más estable que los nucleones aislados, porque al formarse se libera energía. En núcleos pequeños, el número de protones es similar al de neutrones, pero en núcleos mayores, hay más neutrones para compensar la mayor repulsión electrostática.

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