INTRO FISICA MODERNA FULL.pdf - Cosmofisica

173INTRODUCCIÓN A LA FÍSICA NUCLEARLa física nuclear trata sobre el estudio del núcleo atómico, su estructura y sus propiedades.Reseña históricaRutherford (1911) realizó experimentos de dispersión de partículas alfa con láminas de oroque mostraron la presencia del núcleo atómico donde la masa y la carga positiva del átomose encuentra concentrado en un volumen pequeño. Adicionalmente Rutherford, observó lasreacciones N 14 (α,p)O 17 , es decir, la emisión de protones del núcleo por lo que propuso queéstos deben ser componentes nucleares. En 1913 J.J. Thomson (Aston 1919) descubrió quela masa del núcleo no estaba determinada únicamente por su carga. Había varias masascorrespondiendo a la misma carga (descubrimiento de isótopos). Los métodos químicosmostraron que la masa de los átomos se aproximaba a un número entero veces la masa delhidrógeno,M ≈ entero ⋅ M = A ⋅ llamado número másico A, aproximadamente el doble de laHM Hcarga eléctrica (Z del elemento).Los electrones fueron excluidos de formar parte del núcleo atómico por las siguientesrazones:• El principio de incertidumbre de Heisenberg. Muestra que los electrones tienen energíasmuy altas.• La presencia de un número de electrones dentro del núcleo implicaría momentosmagnéticos nucleares del orden de los magnetones de Bohr, sin embargoexperimentalmente se miden momentos magnéticos nucleares del orden 2000 vecesmás pequeños.Chadwick (1932), mediante colisiones de partículas alfa con Berilo, descubrió el neutrón,cuya masa es muy próxima a la del átomo de Hidrógeno. Sin carga eléctrica, y spin 1/2.Momento dipolar magnético -1.91 μ N . Tiempo de vida media 870 segundos.Nos llevó a proponer el modelo de núcleo atómico formado por:Z protones y (A – Z) = N neutronesLos cuales están unidos mediante la interacción fuerte a distancias nucleares (10 -13 - 10 -12cm). A distancias mayores que las nucleares (distancias atómicas) se desvanececompletamente.Tanto a los protones y neutrones → se los llama nucleones.En realidad los protones y neutrones tienen estructura interna. “partones” (quarks). Lainteracción fuerte, desde el punto de vista de la teoría cuántica de campos, no es más queintercambio de gluones virtuales entre los quarks “Cromo-dinámica Cuántica”.El siguiente esquema muestra los componentes fundamentales de la materia: