Tarea de física.

Física nuclear

La física nuclear es una rama de la física que estudia las propiedades y el comportamiento de los núcleos atómicos. La física nuclear es conocida mayoritariamente por la sociedad por el aprovechamiento de la energía nuclear en centrales nucleares y en el desarrollo de armas nucleares, tanto de fisión como de fusión nuclear. En un contexto más amplio, se define la física nuclear y de partículas como la rama de la física que estudia la estructura fundamental de la materia y las interacciones entre las partículas subatómicas.

Las reacciones nucleares

Son como bien lo dice la palabra, reacciones (donde se libera energía), en las cuales se altera la composición de los elementos así como también se pueden crear elementos nuevos que no estaban antes.

Para clasificar estas reacciones las podemos dividir en dos grupos: Fisiones nucleares o fusiones nucleares (que aunque suenen parecido no son lo mismo). Las fisiones nucleares son aquellas reacciones donde el núcleo de un elemento se divide en dos o varios pedazos y de esta manera genera nuevos elementos. Las fusiones nucleares en cambio son reacciones donde se unen núcleos y forman un núcleo más complejo.

Es decir en la fisión los núcleos se dividen y forman otros elementos y en la fusión los núcleos de unen y forman un núcleo más complejo. Pero en las dos tipos de reacciones nucleares ocurre lo que antes dijismo: un cambio en la estructura del elemento o los elementos. A diferencia de las reacciones químicas donde el producto no presenta el núcleo cambiado y no tiene elementos nuevos.

Vale también aclarar que las reacciones nucleares presentan isótopos que son todos aquellos elementos con átomos que tiene núcleos con igual carga positiva, pero combinada con diferentes números de neutrones y protones.

Para entender de forma más clara aquí hay un esquema que muestra como se produce la reacción nuclear:

Ejemplo de reaccion nuclear:

Se ha estudiado bastantes acerca de este fenómeno y se han descubierto futuras aplicaciones para estas reacciones. Entre otras se descubrió que se pueden usar para reemplazar las centrales hidráulicas térmicas, para hacer pilas atómicas, etc. y no sólo para conflictos bélicos y bombas como antes se creía.

Las mejores esperanzas están en la utilización de las reacciones nucleares como nuevas fuentes de energía, ya que el agua que circula por los reactores atómicos como refigerante puede convertirse en vapor y utilizarse en la misma forma que la producida en una caldera para hacer fundionar una maquina a vapor o un generados termoeléctrico.

1

A

Li + H

He + He

A

A

LI

Decaimiento radioactivo

El decaimiento radiactivo de un núcleo atómico es un proceso por el cual se emite una partícula.

• Hipótesis 1: Al producirse en los núcleos atómicos y dadas el corto alcance de las fuerzas nucleares, diferentes núcleos no se interfieren entre sí y los sucesos de decaimiento radiactivo pueden considerarse independientes entre sí.

• Hipótesis 2: Otra hipótesis razonable es que la probabilidad de desintegración en un intervalo diferencial dt es proporcional a la longitud del intervalo.

• Hipótesis 3: Y si a las dos hipótesis anteriores se le añade la de una probabilidad despreciable para la ocurrencia de más de una desintegración en el intervalo diferencial dt, tendremos que se cumplen las tres hipótesis de un proceso de Poisson y por lo tanto se puede suponer una distribución de probabilidad de Poisson para el decaimiento radiactivo.

Al evaluar el comportamiento promedio para un gran número de puntos se puede aprovechar hipótesis 2 y expresar el número de núcleos promedio que se desintegran por unidad de tiempo como:

donde λ es el valor medio del número de desintegraciones por unidad de tiempo y el signo negativo expresa que el número de núcleos padre disminuye con el tiempo.

La solución para la ecuación diferencial anterior es:

N = N(0)e ^{− λt}

Partícula ALFA
· Los rayos alfa no están constituidos por radiación (energía electromagnética) sino mas bien son partículas con carga positiva.
· Las partículas alfa son se mueven comparativamente con mucha lentitud, aproximadamente 20 000 km/s y con muy leve poder de penetración
· Las partículas alfa está formada por dos protones y dos neutrones; es decir, es idéntica al núcleo del elemento químico denominado Helio.

Partícula BETA
· Los rayos beta no están constituidos por radiación electromagnética, sino son un flujo de electrones semejantes al de los rayos catódicos.
· Las partículas beta se mueven con una velocidad muy cercana a la de la luz (300 000 km/s), mientras que los rayos catódicos sólo llegan a 150 000 km/s.
· Las partículas beta son partículas subatómica de mayor poder de penetración que las partículas alfa.

Rayos GAMA
· Los rayos gama están constituidos por radiación electromagnética. Por tanto, son rayos de la misma naturaleza que la luz ordinaria, pero con una longitud de onda mucho menor.
· Los rayos gama son eléctricamente neutros, es decir no tienen carga eléctrica alguna, y por ese motivo no son desviados por campos eléctricos o magnéticos.
· Los rayos gama tienen un poder de penetración en la materia que es mucho mayor que las partículas y alfa
· Los rayos gama fueron descubiertos por Paúl Villard.

Principios de la cosmología.

La ciencia que estudia la estructura del universo es la cosmología. Los físicos, matemáticos y astrónomos que se dedican a interpretar todos los fenómenos observados y explican su origen y evolución son los cosmólogos.

A la idea de un universo isotrópo y homogéneo en promedio para grandes escalas de distancia se la suele denominar "Principio Cosmológico" - término introducido en 1933 por el astrónomo británico Edward Arthur Milne (1896-1950) - y formulado por primera vez por Albert Einstein (1879-1955) alrededor de 1915, cuando todavía los astrónomos consideraban al sistema de estrellas de la Vía Láctea como todo el universo conocido, y los análisis estadísticos de la distribución estelar mostraban un sistema ligado con forma de disco achatado y por tanto claramente inhomogéneo. Einstein había discutido este punto con el astrónomo alemán Willem de Sitter (1872-1934), seguramente preocupado por estar haciendo una hipótesis demasiado atrevida.
Pero la idea que rondaba en la cabeza de Einstein era la observación del filósofo y físico austriaco Ernst Mach (1838-1916) sobre el experimento de Newton con un cubo lleno de agua que se pone a girar. En 1893, en su libro Mechanics, Mach escribía: "El experimento de Newton con el cubo de agua girando simplemente nos enseña que el movimiento relativo del agua con respecto a los lados del cubo no produce fuerzas centrífugas apreciables, sino que tales fuerzas son producidas por su movimiento relativo con respecto a la masa de la Tierra y los otros cuerpos celestes. Nadie está autorizado para decir cuál sería el resultado del experimento si los lados del cubo fueran incrementados hasta que estos alcanzaran varias leguas de espesor".
La idea de Mach de que los sistemas inerciales tenían que estar determinados por la masa circundante -que Einstein denominaría Principio de Mach- no forma parte de algunas soluciones de las ecuaciones de la Relatividad General. Entre ellas, una posibilidad es la de un universo inhomogéneo donde una partícula se pudiera alejar arbitrariamente de resto de la masa del universo. En este caso el espacio-tiempo tendería rápidamente hacia lo que se denomina un espacio-tiempo de Minkowski (el espacio-tiempo de la relatividad especial) donde los sistemas inerciales sí que están perfectamente definidos, en contra de la hipótesis de Mach.