Las reacciones nucleares implican la transformación de núcleos atómicos, lo que resulta en la emisión o absorción de energía y la creación de nuevos isótopos o elementos. La teoría de las reacciones nucleares se basa en los principios fundamentales de la física nuclear, que se puede resumir de la siguiente manera:
1. Leyes de conservación:
* Conservación de la energía de masa: La energía de masa total de un sistema cerrado permanece constante. Esto significa que la masa de los reactivos antes de una reacción nuclear debe igualar la masa de los productos más cualquier energía liberada (o menos cualquier energía absorbida).
* Conservación del cargo: La carga eléctrica total permanece constante en una reacción nuclear. La suma de los cargos de los reactivos debe igualar la suma de las cargas de los productos.
* Conservación del impulso: El impulso total de un sistema cerrado permanece constante. El impulso de los reactivos antes de la reacción debe igualar el impulso de los productos.
* Número de conservación del baror: El número total de bariones (protones y neutrones) permanece constante en una reacción nuclear.
2. Fuerzas nucleares:
* Fuerza nuclear fuerte: Esta es la fuerza más fuerte en la naturaleza, manteniendo protones y neutrones en el núcleo. Es de corto alcance y actúa solo en distancias comparables al tamaño de un núcleo.
* Fuerza nuclear débil: Esta fuerza es responsable de la descomposición radiactiva, particularmente la descomposición beta, donde un neutrón decae en un protón, un electrón y un antineutrino. Es más débil que la fuerza fuerte y tiene un rango más corto.
* Fuerza electromagnética: Esta fuerza gobierna la interacción entre las partículas cargadas, incluidos los protones dentro del núcleo. Es responsable de repeler protones, pero se ve dominado por la fuerte fuerza a distancias cercanas.
3. Estructura nuclear:
* Nucleones: Los componentes del núcleo, protones y neutrones.
* Energía de unión nuclear: La energía requerida para separar todos los nucleones en un núcleo. Cuanto mayor sea la energía de unión, más estable es el núcleo.
* Modelo de concha nuclear: Este modelo explica la disposición de los nucleones dentro del núcleo en los niveles de energía, similar a las cubiertas de electrones en los átomos. Este modelo ayuda a explicar la estabilidad de ciertos isótopos.
4. Tipos de reacciones nucleares:
* Decadencia radiactiva: La desintegración espontánea de un núcleo inestable en un núcleo más estable, acompañado de la emisión de partículas o energía.
* Fisión nuclear: La división de un núcleo pesado en dos o más núcleos más ligeros, acompañados por la liberación de una gran cantidad de energía.
* Fusión nuclear: La combinación de dos núcleos de luz para formar un núcleo más pesado, liberando una gran cantidad de energía.
* Transmutación nuclear: La conversión de un elemento en otro a través de reacciones nucleares.
5. Mecanismos de reacción nuclear:
* Núcleo compuesto: Este es un núcleo intermedio temporal y altamente excitado formado cuando una partícula de proyectil interactúa con el núcleo objetivo. Se descompone en varios productos.
* Interacción directa: Este proceso implica una interacción directa entre el proyectil y un nucleón en el núcleo objetivo, lo que resulta en una pronta emisión de partículas.
6. Reacción nuclear Valor Q:
* q-valor: La energía liberada o absorbida en una reacción nuclear. Un valor Q positivo indica una reacción exotérmica, mientras que un valor Q negativo indica una reacción endotérmica.
7. Sección transversal nuclear:
* Sección transversal: Una medida de la probabilidad de que ocurra una reacción nuclear particular. Depende de la energía del proyectil y del núcleo objetivo.
Estos principios fundamentales proporcionan el marco teórico para comprender y predecir el comportamiento de las reacciones nucleares, que son cruciales para varios campos como energía nuclear, imágenes médicas e investigación científica.
