Física nuclear: diferenças entre revisões

A história da física nuclear como uma disciplina distinta da [[física atômica]] começa com a descoberta da radioatividade por [[Antoine Henri Becquerel|Henri Becquerel]] em 1896,<ref name=brm>{{Citar livro |url=http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k30780/f422.chemindefer |autor=B. R. Martin |coautor= |título=Nuclear and Particle Physics |subtítulo= |idiomalíngua=inglês |edição= |local= |editora=John Wiley & Sons, Ltd. |ano=2006 |página= |páginas= |isbn=0-470-01999-9 |acessodata=055 de junho de 2013 }}</ref> enquanto investigava [[fosforescência]] em sais de [[urânio]].<ref>{{Citar periódico |ultimo=Becquerel |primeiro=Henri |autorlink= |coautores= |data= |ano=1896 |mes = |titulo=Sur les radiations émises par phosphorescence |jornal=Comptes Rendus |volume=122 |numero = |paginas =420–421 |editora = |local= |issn= |pmid= |doi= |bibcode= |oclc= |id= |url=http://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k30780/f422.chemindefer |lingua2língua=fr |lingua3= |idioma=francês |formato= |acessadoem =055 de junho de 2013 |aspas= |notas= }}</ref> A descoberta do [[Elétron|electrão]] por [[Joseph John Thomson|J. J. Thomson]] um ano mais tarde, foi uma indicação de que o átomo tinha estrutura interna. Na virada do {{séc|XX}}, o modelo aceito do átomo era o ''[[Modelo atômico de Thomson|modelo de pudim de ameixas]]'' de J. J. Thomson de que o átomo era uma grande bola carregada positivamente com pequenos elétrons carregados negativamente embutidos dentro dele. Na virada do século, os físicos também tinham descoberto três tipos de [[radiação]] que emana de átomos, que deram o nome de [[Emissão alfa|alfa]], [[Emissão beta|beta]] e [[radiação gama]].

|nomeautor=Moisés André Nisenbaum

|volumesvolume=1

O experimento consistia em bombardear o gás nitrogênio com [[partículas alfa]] altamente energizadas. Como resultado, alguns núcleos de [[hidrogênio]] eram detectados, e Rutherford estava certo que eles somente poderiam ser provenientes dos núcleos dos átomos de nitrogênio. Nesse processo, o que ocorreu é que o [[nitrogênio]] era transmutado em [[oxigênio]], através de uma reação nuclear.Então, o núcleo do nitrogênio continha núcleos de hidrogênio! Como o hidrogênio era o elemento de menor massa, Rutherford concluiu que se tratava de uma partícula elementar dos núcleos de todos os átomos: o núcleo atômico possui uma estrutura, é formado por prótons!

Entretanto, duas questões importantíssimas estavam em aberto:

restante da massa?

Quando [[Rutherford]] descobriu que o número de prótons em um núcleo suficientes para justificar sua carga não era suficiente para justificar sua [[massa]], imediatamente sugeriu a existência de outras [[partícula]]s, eletricamente neutras, no [[núcleo]].

Em 1930, descobriu-se que bombardeando [[Berílio]] com [[radiação alfa]], era emitida outra radiação extremamente penetrante e sem carga elétrica, semelhante à radiação gama. Posteriormente, foi descoberto que incidindo esse novo tipo de [[radiação]] em uma [[substância]] rica em hidrogênio (como a [[parafina]]), prótons eram emitidos.<ref name=Nisenbaum/>{{Citar livro

Para extrair um elétron de um [[átomo]], é necessária uma certa quantidade de energia. Da mesma forma, cada [[núcleo]] (próton ou nêutron) necessita também de grande quantidade de energia, que é da ordem de milhões de vezes. Por esse motivo, a física nuclear é denominada ''física de alta energia''.<ref name=Nisenbaum/>{{Citar livro

Estas propriedades são analisadas através de modelos nucleares que são baseados na mecânica quântica, relatividade e teoria quântica de campos. A descoberta de que os nucleons (protons e neutrons) são na realidade sistemas compostos, redirecionou o interesse dos físicos nucleares para a investigação dos graus de liberdade de quarks e, com isto, atualmente os domínios da pesquisa da física nuclear e da [[física de partículas]] se tornaram interligados.<ref name=Nisenbaum/>{{Citar livro

'''Observações'''

O modelo de Rutherford, aliado à descoberta do próton, nêutron e elétron, permitiu o entendimento e a classificação das substâncias através de dois números:

Além da carga ''q'' do elemento, no caso de ser um íon.

Hoje, representa-se um átomo ou íon através da seguinte notação:

É agora sabido que o núcleo atômico é composto de protões e neutrões conhecidos como núcleos. O número de protões e neutrões no núcleo é o seu número de massa (A) e o número de protões é o seu número atômico (Z).<ref name=Telahun>[{{citar web | url=http://oer.avu.org/bitstream/handle/123456789/162/Fisica%20Nuclear.pdf?sequence=1, | título=Telahun Tesfaye}}, Dr. ''FÍSICA NUCLEAR''. 128 págs. [[Creative Commons]] Atribuição-Partilha (versão 2.5) [[ISBN]] 14 de agosto de 2013.</ref> O núcleo de símbolo químico X é unicamente designado

por:

O núcleo atômico possui algumas propriedades de interesse:

* '''Tamanho do núcleo''': Em geral os núcleos atômicos possuem forma esférica com o raio dado, aproximadamente, por:

* '''Carga''' – A distribuição da carga eléctrica dentro do núcleo é a mesma que a distribuição da massa nuclear. Resultados experimentais sugerem que ´´o raio eléctrico do núcleo´´ e ´´núcleo da matéria nuclear´´ são aproximadamente iguais.

spin ''s'' combinam para formar o momento angular total ''j''. O momento angular total do núcleo '''I''' é, portanto, o vector soma dos momentos angulares do núcleo:

<math>\vec{j} = \vec{l} + \vec{s} \qquad \vec{I} = \sum_{i=l}^{A}\vec{j}_{i}</math> tal que <math> \begin{cases} A \;\text{ímpar} : I\; \text{semi-inteiro} \\ A \;\text{pár} : I\; \text{inteiro}\end{cases}</math>

* Momento angular: O momento angular '''I''' possui todas as propriedades usuais do vector momento angular da Mecânica Quântica:

nuclear e o correspondente número quântico de spin ''l'' é usado para descrever estados nucleares.

Z-N.

Todos os outros núcleos são instáveis e desintegram-se espontaneamente em vários modos.

Existem três modelos de núcleos atômicos: o [[Modelo da gota líquida]], o [[Modelo do elétron livre|Modelo do gás de fermi]] e o [[Modelo nuclear de camadas|Modelo de camada]]. Cada modelo explica certas observações da propriedade nuclear. Nenhum modelo único explica todas as observações.<ref name=Telahun>[http://oer.avu.org/bitstream/handle/123456789/162/Fisica%20Nuclear.pdf?sequence=1, Telahun Tesfaye, Dr. ''FÍSICA NUCLEAR''. 128 págs. [[Creative Commons]] Atribuição-Partilha (versão 2.5) [[ISBN]] 14 de agosto de 2013.</ref>

Onde <math> \Delta m </math> é o defeito de massa,

<math>M_{p}</math> = massa do protão (1.00728 uma),

<math>M_{n}</math> = massa do neutrão (1,00867 uma);

<math>M_{e}</math> = massa do electrão (0,000548 uma);

<math>A</math> = número de massa;

<math>M_{a}</math> = massa atómica (a partir do gráfico dos nuclídeos);

'''5'''. [[Radioatividade]] (decaimento radioativo): a decomposição espontânea do núcleo para formar um núcleo diferente.

'''6'''. Marcação de data a partir de [[Radiocarbono]] (Obtensão de data a partir do Carbono – 14): um método para a marcação da idade madeira antiga ou roupa antiga na base do decaimento radiotivo do nuclídeo C – 14.

'''7'''. Traçador radioativo – um nuclídeo radioativo, introduzido no organismo para propósitos de diagnóstico, cuja trajetória pode ser seguida através do monitoramento da sua radioatividade.

* {{Citar livro |url=http://www.springer.com/physics/particle+and+nuclear+physics/book/978-3-642-14736-4 |autor=N.D. Cook |coautor= |título=Models of the Atomic Nucleus |subtítulo= |idiomalíngua=inglês |edição=2ª |local= |editora=Springer |ano=2010 |página=xvi & 324 |páginas= |isbn=978-3-642-14736-4 |acessodata= }}

* {{Citar livro |sobrenome=Ahmad, D.Sc. |nome=Ishfaq |coautor=American Institute of Physics |título=Physics of particles and nuclei |subtítulo= |idiomalíngua=inglês |edição=3ª |local=Universidade da Califórnia |editora=American Institute of Physics Press |ano=1996 |páginas= |volumes= |volume=27 |isbn= }}