Teoria das reações nucleares

As reações nucleares envolvem a transformação dos núcleos atômicos, resultando na emissão ou absorção de energia e na criação de novos isótopos ou elementos. A teoria das reações nucleares é baseada nos princípios fundamentais da física nuclear, que podem ser resumidos da seguinte forma:

1. Leis de conservação:

* Conservação da energia em massa: A energia total em massa de um sistema fechado permanece constante. Isso significa que a massa dos reagentes antes de uma reação nuclear deve ser igual à massa dos produtos mais qualquer energia liberada (ou menos qualquer energia absorvida).
* Conservação de carga: A carga elétrica total permanece constante em uma reação nuclear. A soma das acusações dos reagentes deve ser igual à soma das cargas dos produtos.
* Conservação do Momentum: O momento total de um sistema fechado permanece constante. O momento dos reagentes antes da reação deve ser igual ao momento dos produtos.
* Conservação do Número do Baryon: O número total de bariônios (prótons e nêutrons) permanece constante em uma reação nuclear.

2. Forças nucleares:

* Força nuclear forte: Essa é a força mais forte da natureza, mantendo prótons e nêutrons juntos no núcleo. É de curto alcance e age apenas em distâncias comparáveis ​​ao tamanho de um núcleo.
* Força nuclear fraca: Essa força é responsável pelo decaimento radioativo, particularmente em decaimento beta, onde um nêutrons decai em um próton, um elétron e um antineutrino. É mais fraco que a força forte e tem um alcance mais curto.
* Força eletromagnética: Essa força rege a interação entre partículas carregadas, incluindo prótons dentro do núcleo. É responsável por repelir prótons, mas é dominado pela força forte a distâncias estreitas.

3. Estrutura nuclear:

* núcleos : Os constituintes do núcleo, prótons e nêutrons.
* Energia de ligação nuclear: A energia necessária para separar todos os núcleons em um núcleo. Quanto maior a energia de ligação, mais estável o núcleo.
* Modelo de concha nuclear: Este modelo explica o arranjo de núcleons dentro do núcleo nos níveis de energia, semelhante às conchas de elétrons nos átomos. Este modelo ajuda a explicar a estabilidade de certos isótopos.

4. Tipos de reações nucleares:

* Decaimento radioativo: A desintegração espontânea de um núcleo instável em um núcleo mais estável, acompanhado pela emissão de partículas ou energia.
* Fissão nuclear: A divisão de um núcleo pesado em dois ou mais núcleos mais claros, acompanhado pela liberação de uma grande quantidade de energia.
* Fusão nuclear: A combinação de dois núcleos leves para formar um núcleo mais pesado, liberando uma grande quantidade de energia.
* Transmutação nuclear: A conversão de um elemento em outro através de reações nucleares.

5. Mecanismos de reação nuclear:

* Núcleo composto: Este é um núcleo intermediário temporário e altamente excitado formado quando uma partícula de projétil interage com o núcleo alvo. Ele decai em vários produtos.
* Interação direta: Esse processo envolve uma interação direta entre o projétil e um núcleo no núcleo alvo, resultando em uma emissão imediata de partículas.

6. Reação nuclear Q-value:

* Valor Q: A energia liberada ou absorvida em uma reação nuclear. Um valor Q positivo indica uma reação exotérmica, enquanto um valor Q negativo indica uma reação endotérmica.

7. Seção transversal nuclear:

* seção transversal: Uma medida da probabilidade de uma reação nuclear específica ocorrendo. Depende da energia do projétil e do núcleo alvo.

Esses princípios fundamentais fornecem a estrutura teórica para entender e prever o comportamento das reações nucleares, que são cruciais para vários campos, como energia nuclear, imagem médica e pesquisa científica.