Unidades nucleares
Algunas unidades nucleares
Las energías nucleares son muy altas en comparación con los procesos atómicos y necesitan unidades más grandes. La unidad más utilizada es el MeV.1 voltios de electrones = 1 EV = 1,6 x 10 -19 joules1 MeV = 10 6 eV; 1 GeV = 10 9 eV; 1 TeV = 10 12 eV
Sin embargo, los tamaños nucleares son bastante pequeños y necesitan unidades más pequeñas:Los tamaños atómicos son del orden de 0,1 nm = 1 Angstrom = 10-10 mLos tamaños nucleares son del orden de los femtómetros que en el contexto nuclear se suelen llamar fermis:
1 fm = 10-15 m
Las masas atómicas se miden en términos de unidades de masa atómica con el átomo de carbono-12 definido con una masa de exactamente 12 uma. También es una práctica común citar la energía de la masa en reposo E = m 0 c 2 como si fuera la masa. La conversión a amu es:1 u = 1,66054 x 10 -27 kg = 931.494 MeV
Definición de electrón voltio Energías en electronvoltios.
Modelo a escala relativa de un átomo y el sistema solar.
¿Percibes que un anillo de oro contiene una fracción mayor de materia sólida que el sistema solar?
En esta escala, la estrella más cercana estaría a poco más de 10,000 millas de distancia.
Datos del modelo Tamaño nuclear.
¿Cómo se mantiene unido un núcleo tan compacto?
Datos para el modelo a escala de Atom
A. ÁTOMO DE ORO
Densidad nuclear = 2 x 10 17 kg / m 3
Densidad del oro sólido = 19,32 g / cm 3
Masa atómica = 196,97 amu (1 mol = 196,97 gramos)
1 amu = 1,66 x 10-27 kg
Número de Avogadro = 6,02 x 10 23 átomos / mol
Radio atómico calculado = 1.3 x 10-10 m
Radio nuclear calculado = 7.3 x 10-15 m
B. SISTEMA SOLAR
Radio del Sol = 432,000 millas = 695,000 km
Radio de la Tierra = 3963 millas = 6376 km
Sol- Distancia terrestre = 93 x 10 6 millas = 150 x 10 6 km
Distancia Sol-Plutón = 3666 x 10 6 millas = 5900 x 10 6 km
Bosquejo del modelo Tamaño y densidad nuclear.
Tamaño y densidad nuclear
Varios tipos de experimentos de dispersión sugieren que los núcleos son aproximadamente esféricos y parecen tener esencialmente la misma densidad. Los datos se resumen en la expresión denominada modelo de Fermi:
donde r es el radio del núcleo de número de masa A . El supuesto de densidad constante conduce a una densidad nuclear
Para el número de masa
A =
esto da
r = x10 ^m
r = fermi.
La información más definitiva sobre los tamaños nucleares proviene de la dispersión de electrones.. La comparación de los radios calculados y experimentales para los núcleos es muy sensible al inicio exacto de la superposición entre la partícula sonda y la materia nuclear. Estas comparaciones han dejado en claro que hay una "cola" donde la densidad de la materia nuclear disminuye hacia cero. El núcleo no es una esfera dura. Krane comenta que la evidencia apunta a un radio de masa y un radio de carga que concuerdan entre sí dentro de aproximadamente 0,1 fermi. Dado que los núcleos pesados tienen aproximadamente un 50% más de neutrones que de protones, cabría esperar un radio de masa mayor que el radio de carga. Uno puede visualizar los protones siendo empujados hacia el exterior por la repulsión de protones y los neutrones siendo empujados hacia adentro por la atracción neutrón-protón, por lo que el resultado observado concuerda con lo que cabría esperar con este tipo de modelo.
Modelo a escala de núcleo Implicaciones sobre la fuerza fuerte
Densidad nuclear y fuerza fuerte
El hecho de que la densidad nuclear parezca ser independiente de los detalles del número de neutrones o del número de protones implica que la fuerza entre las partículas es esencialmente la misma, ya sean protones o neutrones. Esto se correlaciona con otra evidencia de que la fuerza fuerte es la misma entre cualquier par de nucleones .
Bosquejo del modelo Tamaño y densidad nuclear.
Partículas nucleares
Los núcleos están formados por protones y neutrones unidos por la fuerza fuerte . Tanto los protones como los neutrones se conocen como nucleones. El número de protones se llama número atómico y determina el elemento químico. Los núcleos de un elemento dado (mismo número atómico) pueden tener diferentes números de neutrones y luego se dice que son diferentes isótopos del elemento.