Fizică nucleară

De la Wikipedia, enciclopedia liberă

Prezentarea schematică a atomului măsurată în unităţi fm şi angstrom
Se poate vedea nucleul în centru înconjurat de învelişul electronic

Fizica nucleară este disciplina din domeniul fizicii care se ocupă de structura şi proprietăţile nucleelor atomice. In cadrul fizicii nucleare aparţine partea teoretică şi practică care se ocupă cu studiul reacţiilor nucleare de dezintegrare radioactivă.

[modifică] Istoric

Această disciplină se conturează din 1803, prin descoperirile ştiinţifice ale lui John Dalton (fizician şi chimist). El a teoretizat faptul că toate elementele tabelului periodic a lui Mendeleev au în structura lor atomi. În 1896, este descoperită radioactivitatea de către Henri Bacquel. Studiul radioactivităţii atomilor, aprofundat de Marie Curie şi Ernest Rutherford, a determinat descoperirea faptului că aceştia au o structură internă, că sunt compuşi din ceva. În [1919], Rutherford descoperă prezenţa protonilor, iar în anul 1939, James Chadwick descoperă şi dovedeşte existenţa neutronilor în atom. În aceeaşi perioadă, Werner Heisenberg, fondatorul mecanicii quantice, avansează teoria conform căreia atomii sunt constituiţi din protoni şi neutroni.

[modifică] Structura

Structura unui atom este formată din:

• câmp electromagnetic unde se găsesc Z electroni grupaţi în jurul unui nucleu
• nucleu, format din nucleoni – denumire generică pentru:
  • protoni (Z)
    • 2 up quarkuri şi 1 down quark
  • neutroni (N = A – Z)
    • 1 up quark şi 2 down quarkuri

Protonii sunt particule încărcate cu energie elementară pozitivă şi sunt compuşi din două up quarkuri şi un down quark. Numărul acestora în atom determină elementul chimic. Masa protonului este de 938 MeV. Energia este 1,60x10^-19 columbi.

Neutronii nu au valenţă energetică, valenţă nulă şi sunt compuşi dintr-un up quark şi două down quarkuri. Numărul de neutroni, determină izotopul elementului chimic. Masa neutronului este de 940 MeV.

[modifică] Detalii

În interiorul atomului există un câmp electric în jurul nucleului. Protonii şi neutronii (nucleoni) se află în interioriul nucleului. În câmpul electromagnetic se găsesc un număr Z de electroni pentru a se asigura neutralitatea electrică a nucleului. Dacă numărul electronilor nu este egal cu cel al protonilor, atunci este un ion, pozitiv sau negativ. Numărul nucleilor în atom determină masa atomică a acestuia, notată cu A.

Protonii, neutronii şl electronii fac parte din clasa de fermioni, având spin semiîntreg. Interacţiunea nucleară forte / tare, cea mai puternică din cele patru forţe naturale ale fizicii, are rolul de a menţine o coeziune în interiorul nucleului. Cuantica chromodinamică se ocupă cu studiul forţei exercitate în interiorul nucleilor. Datorită scalei microscopice, pentru fizica nucleară este folosită mecanica cuantică – ştiinţa care se ocupă cu studiul fenomenelor la scară atomică.

Atomii cu acelaşi număr de ordine dar cu masă atomică diferită se numesc izotopi, care au proprietăţi chimice identice. Pe când prorietăţile fizice ale izotopilor sunt diferite acestea fiind influenţate de numărul atomic diferit.

Unitate de măsură utilizată în fizica nucleară:

• In lungime: 1 fermi = 1 fm = 10^-15 m
• Energie: 100 keV - 100 MeV

[modifică] Reacţii nucleare

Prin aprofundarea practică a fizicii nucleare, s-au identificat mai multe tipuri de reacţii nucleare:

• fuziune nucleară

Fuziunea nucleară constă în contopirea a două sau mai multe nuclee atomice mai uşoare, într-unul mai mare şi mai greu.

• fiziune nucleară

Un nucleu greu se scindează în mai multe fragmente – nuclee atomice – mai uşoare, având o masă comparabilă.

• difuzie nucleară

• radioactivitate

Termenul de radioactivitate a fost inventat de Marie Curie în 1898. Radioactivitatea este un fenomen fizic rezultat din dezintegrarea unui nucleu atomic. Prin dezintegrare, se degajă energia sa sub diferite forme şi se propagă, acestea numindu-se radiaţii. La ora actuală se cunosc radiaţii de tip: alfa – α, beta – β şi gamma – γ. Expunerea la radiaţii puternice a oamenilor, a animalelor sau a vegetaţiei, poate cauza probleme de sănătate sau moartea vietăţii supuse.

• reacţia de tip knock-out

[modifică] Aplicaţii ale fizicii nucleare

Aplicaţiile fizicii nucleare sunt foarte diverse. Aceasta este folosită în:

• Astrofizică: pentru explicarea formării corpurilor în univers şi a apariţiei materiei – nucleosinteza.
• Arheologie: se face datare radioactivă a artefactelor.
• Medicină: se studiază interacţiunea radioactivă cu ţesuturile umane în vederea găsirii de tratamente sau diagnosticare: radioterapie şi radiologie.
• Producţia de energie nucleară: centrale nucleare şi propulsie nucleară termică.
• Cadru militar: bombe atomice şi arme.

Acest articol despre fizica nucleului, un fizician, un fenomen nuclear ori un program nuclear este un ciot. Puteţi ajuta Wikipedia prin completarea sa !.