Neutrón

O neutrón é unha partícula subatómica sen carga neta, presente no núcleo atómico de practicamente todos os átomos, excepto o protio. Aínda que se di que o neutrón non ten carga, en realidade está composto por tres partículas fundamentais cargadas, chamadas quarks, cuxas cargas sumadas son cero.

Un neutrón é un barión neutro formado por dous quarks down e un quark up. Forma, xunto cos protóns os núcleos atómicos. Fóra do núcleo atómico é inestable e ten unha vida media duns 15 minutos emitindo un electrón e un antineutrino para converterse nun protón. A súa masa é moi similar á do protón.

Algunhas das súas propiedades:

O neutrón é necesario para a estabilidade de case tódolos núcleos atómicos (a única excepción é o hidróxeno), xa que interactúa fortemente atraéndose con neutróns e protóns, pero non se repele con ningún, como si o fan os protóns, que se atraen nuclearmente pero repélense electrostaticamente.

Partículas fundamentais en Física (lista, táboa)
Fermións Bosóns de Gauge
Quarks Leptóns Bosóns W e Z Fotón Gluón
Arriba Encantado Cume Electrón Múon Tau (tauón) Bosóns hipotéticos
Abaixo Estraño Fondo e-neutrino μ-neutrino τ-neutrino Gravitón    Bosón de Higgs
Outras clases, partículas compostas e outras
barión - gravitino - hadrón - kaón - mesón - neutrón - pión - positrón - protón
Termos relacionados
antimateria - partícula subatómica
Neutrón
Quark structure neutron
Contido en quarks do neutrón. A asignación de cor dos quark para a imaxe é arbitraria, mais deben estar presentes as tres cores. As forzas entre quark están mediadas polos gluóns.
ClasificaciónBarión
Composición1 quark arriba, 2 quark abaixo
FamiliaFermión
GrupoHadrón
InteracciónGravidade, interacción débil, interacción forte, electromagnetismo
Antipartículaantineutrón
TeorizadaErnest Rutherford
DescubertaJames Chadwick
Masa1,674 927 471 (21)*10-27
Vida media881,5 (15) s (neutróns non ligados)
Carga eléctrica0 e
Spin1/2
Isospin1/2
Paridade+1
CondensadoI(JP) = 1/2 1/2(1/2+)
Deuterio

O deuterio é un isótopo do hidróxeno cun neutrón no núcleo (ademais do protón). O isótopo deste elemento con dous neutróns denomínase tricio.

O osíxeno combinado con dous deuterios forma a molécula de auga pesada (óxido de deuterio), un dos líquidos máis caros e valiosos por ser bo moderador nos reactores nucleares denominados "de auga pesada". A auga pesada é moi eficiente pola súa baixa taxa de absorción de neutróns; acada a maior "economía neutrónica" de todos os sistemas reactores comerciais, o que permite empregar neles como combustible uranio natural (sen que compra enriquecelo).

A fusión do deuterio basease na fusión do núcleo deste isótopo cun protón para formar o isótopo helio-3, que é estable e non radioactivo .

Electrón

O electrón, designado como e-, é unha partícula elemental estable, pertencente á clase dos leptóns coa carga negativa máis pequena que existe na natureza (1,602*10−19 C). dita carga recibe o nome de carga elemental xa que calquera carga eléctrica separable está composta por un número enteiro delas.

Enerxía nuclear

Chámase enerxía nuclear ou enerxía atómica a aquela enerxía que se obtén ao aproveitarse as reaccións nucleares espontáneas ou provocadas polo ser humano. Con todo, este termo engloba outro significado, o aproveitamento de devandita enerxía para outros fins, tales como a obtención de enerxía eléctrica, enerxía térmica e enerxía mecánica a partir de reaccións atómicas, e a súa aplicación, ben sexa con fins pacíficos ou bélicos. Así, é común referirse á enerxía nuclear non só como o resultado dunha reacción senón como un concepto máis amplo que inclúe os coñecementos e técnicas que permiten a utilización desta enerxía por parte do ser humano.

Estas reaccións danse nalgúns isótopos de certos elementos químicos, sendo o máis coñecido deste tipo de enerxía a fisión do uranio-235 (235U), coa que funcionan os reactores nucleares. Con todo, para producir este tipo de enerxía aproveitando reaccións nucleares poden ser empregados moitos outros isótopos de varios elementos químicos, como o torio, o plutonio, o estroncio ou o polonio.

Os dous sistemas cos que pode obterse enerxía nuclear de forma masiva son a fisión nuclear e a fusión nuclear. A enerxía nuclear pode transformarse de forma descontrolada, dando lugar ao armamento nuclear; ou controlada en reactores nucleares nos que se produce enerxía eléctrica, enerxía mecánica ou enerxía térmica. Tanto os materiais empregados como o deseño das instalacións son completamente diferentes en cada caso.

Outra técnica, empregada principalmente en pilas de enorme duración para sistemas que requiren pouco consumo eléctrico, é a utilización de xeradores termoeléctricos de radioisótopos (GTR, ou RTG en inglés), nos que se aproveitan os distintos xeitos de desintegración para xerar electricidade en sistemas de termopares a partir da calor transferida por unha fonte radioactiva.

A enerxía desprendida neses procesos nucleares adoita aparecer en forma de partículas subatómicas en movemento. Esas partículas, ao frearse na materia que as rodea, producen enerxía térmica. Esta enerxía térmica transfórmase en enerxía mecánica utilizando motores de combustión externa, como as turbinas de vapor. Devandita enerxía mecánica pode ser empregada no transporte, por exemplo nos buques nucleares; ou para a xeración de enerxía eléctrica en centrais nucleares.

A principal característica deste tipo de enerxía é a alta calidade da enerxía que pode producirse por unidade de masa de material utilizado en comparación con calquera outro tipo de enerxía coñecida polo ser humano, pero sorprende a pouca eficiencia do proceso, xa que se desaproveita entre un 86% e 92% da enerxía que se libera.Nas reaccións nucleares adóitase liberar unha grandísima cantidade de enerxía debido en parte á masa de partículas involucradas neste proceso, transfórmase directamente en enerxía. O anterior adóitase explicar baseándose na relación masa-enerxía proposta polo físico Albert Einstein.

Ernest Rutherford

Ernest Rutherford, Barón Rutherford de Nelson e de Cambridge, nado en Brightwater (Nova Zelandia) o 30 de agosto de 1871 e finado en Cambridge o 19 de outubro de 1937 foi un físico británico.

Está considerado o pai da física nuclear. Dedicouse ao estudo das partículas radioactivas, clasificándoas en alfa (α), beta (β) e gamma (γ) e achou que a radioactividade ía acompañada por unha desintegración dos elementos. Estes descubrimentos, realizados na Universidade McGill, de Montreal, valéronlle o Premio Nobel de Química en 1908.Porén, Rutherford fixo os seus descubrimentos máis célebres despois de trasladarse á Universidade Vitoria de Manchester, no Reino Unido en 1907. En 1911 teorizou a existencia do núcleo atómico, no que se reúne toda a carga positiva e case toda a masa do átomo e deseñou un modelo atómico, ao que chegou para explicar o fenómeno da dispersión de Rutherford. descuberta por Hans Geiger e Ernest Marsden en 1909 baixo a dirección de Rutherford durante o coñecido experimento da lámina de ouro. Ademais, coa colaboración do seu discípulo Frederick Soddy, conseguiu a primeira transmutación artificial.

Se durante a primeira parte da súa vida consagrouse por completo ás súas investigacións, pasou a segunda metade dedicado á docencia e dirixindo os Laboratorios Cavendish de Cambridge, no que se descubriu o neutrón, e no que se formaron Niels Bohr e Oppenheimer. A súa influencia neste terreo da física que descubriu foi pois especialmente relevante.

Fisión nuclear

Na fisión nuclear, un átomo dun elemento é dividido producindo dous átomos de menores dimensións de elementos diferentes.

A fisión de 1 quilogramo de uranio 235 libera unha media de 2,5 neutróns por cada núcleo dividido. Á súa vez, estes neutróns van causar axiña a fisión de máis átomos, que liberarán máis neutróns e así sucesivamente, iniciando unha auto-sustentada serie de fisións nucleares, á cal que se lle dá o nome de reacción en cadea, que resulta na liberación continua de enerxía.

Cando se calcula a masa total dos produtos da escisión nuclear, verifícase que é menor que a masa orixinal do átomo antes da escisión. A teoría da relatividade de Albert Einstein dá a explicación para esta masa perdida: Einstein demostrou que masa e enerxía son dúas equivalentes. Polo tanto, a masa perdida durante a escisión reaparece baixo a forma de enerxía. Einstein resumía esta equivalencia na famosa ecuación:

Onde E é a enerxía, m a masa e c a velocidade da luz. Dado que c é moi grande (300.000 km/s), ocorre igual con E, que é realmente moi grande, mesmo cando se perde unha moi pequena porción da masa.

Fotón

O fotón é o cuanto de radiación electromagnética. Vén representado por unha función de ondas simétrica, polo que se di que é un bosón. Non posúe masa en repouso. Ten unha enerxía directamente relacionada coa súa frecuencia pola ecuación: . Ademais posúe un momento: .

A disciplina da física que trata o seu comportamento de xeito rigoroso é a electrodinámica cuántica.

Outras ramas da física abordan este tratamento en determinadas condicións que permiten aproximacións e a construción de modelos adecuados. Unha destas deriva do seu nome: a fotónica. É unha disciplina relacionada co estudo do seu comportamento no rango de frecuencias ópticas, especialmente os aspectos relacionados coa súa interacción coa materia, e que se pode considerar coma unha importante rama da óptica. Confúndese adoit coa denominada optoelectrónica.

Física de partículas

A física de partículas ou física de altas enerxías é a parte da física que estuda os compoñentes elementais da materia e as interaccións entre eles.

Física nuclear

A física nuclear é unha rama da física que estuda as propiedades e o comportamento dos núcleos atómicos. A física nuclear é coñecida maioritariamente pola sociedade a traverso do seu papel na enerxía nuclear en centrais nucleares e no desenvolvemento de armas nucleares, tanto de fisión como de fusión nuclear. Nun contexto máis amplo, defínense a física nuclear e física de partículas como a rama da física que estuda a estrutura fundamental da materia e as interaccións entre partículas subatómicas.

Hidróxeno

O hidróxeno (en grego, 'creador de auga') é un elemento químico de número atómico 1, representado polo símbolo H. Cunha masa atómica do 1,00794 (7) u, é o máis lixeiro da táboa dos elementos. Polo xeral, preséntase na súa forma molecular, formando o gas diatómico (H2) en condiciones normais. Este gas é inflamable, incoloro, inodoro, non metálico e insoluble en auga.O elemento hidróxeno, por posuír distintas propiedades, non se encadra claramente en ningún grupo da táboa periódica, sendo moitas veces colocado no grupo 1 (ou familia 1A) por posuír só un electrón na capa de valencia (ou capa superior).

A súa forma monatomica (H) é a substancia química máis abundante no Universo, constituíndo aproximadamente o 75% de toda a masa bariónica. Na súa secuencia principal, as estrelas están compostas principalmente por hidróxeno en estado de plasma. O hidróxeno elemental é relativamente raro na Terra e é producido industrialmente a partir de hidrocarburos como, por exemplo, o metano. A maior parte do hidróxeno elemental obtense "in situ", é dicir, no lugar e no momento no que se necesita. Os maiores mercados no mundo gozan da utilización do hidróxeno para o melloramento de combustibles fósiles (no proceso de hidrocraqueo) e na produción de amoníaco (principalmente para o mercado de fertilizantes). O hidróxeno pode obterse a partir da auga por un proceso de electrólise, pero resulta un método moito máis caro que a obtención a partir do gas natural.O hidróxeno é o elemento máis sinxelo, cun só protón e un só electrón.

Ten tres isótopos naturais:

1H Protio, cun 99,985%de abundancia,

2H Deuterio, cun neutrón no seu núcleo xunto co protón, en abundancia de 0,015%,

3H Tricio é un isótopo inestable, cun período de semidesintegración de 12346 anos.Coñécense outros isótopos inestables, que non se atopan na natureza: 4H, 5H e 6H.

Foi descuberto en Londres no 1766 por Henry Cavendish.

Ilya Frank

Ilya Mikhailovich Frank (en ruso: Илья́ Миха́йлович Франк), nado en San Petersburgo o 23 de outubro de 1908 e finado en Moscova o 22 de xuño de 1990, foi un físico soviético galardoado no ano 1958 co Premio Nobel de Física.

Interacción nuclear débil

A interacción nuclear débil é, xunto á gravidade, á interacción nuclear forte e ó electromagnetismo, unha das catro forzas fundamentais da natureza. É a responsable de certos tipos de radioactividade natural, como a desintegración dun neutrón nun protón, un electrón e un neutrino. Os bosóns vectoriais () son as partículas fundamentais que garanten a transmisión da forza nuclear débil.

Foi nos anos 1930 cando os físicos que estudaban a radiación emitida polos átomos déronse conta que, en certos casos, o núcleo do átomo emitía electróns.

O fenómeno débese a que, ás veces, un neutrón do núcleo transfórmase nun protón e un electrón. O electrón remata por escapar do núcleo, pero ó medir as súas propiedades descóbrese que falta certa cantidade de enerxía.

Propúxose unha nova clase de partícula para explicar este fenómeno, unha partícula que se leva a enerxía que falta, totalmente sen carga, invisible e á cal as forzas eléctricas e magnéticas non afectan. Enrico Fermi chamouna neutrino (en italiano, neutronciño) aínda que o nome quedou tal cal.

James Chadwick

Sir James Chadwick, nado o 20 de outubro de 1891 e finado o 24 de xullo de 1974, foi un físico inglés laureado co Premio Nobel de Física.

Momento magnético

En física, o momento magnético ou momento do dipolo magnético é unha medida da intensidade dun campo magnético. No caso mais simple dunha espira pola que circula unha corrente constante:

ou

onde A é o vector area do lazo de corrente, e a corrente, I, é constante. Por convención, a dirección do vector area ven dada pola regra da man dereita.

Nucleón

Un nucleón é calquera das particules (neutróns ou protóns) que compoñen o núcleo dun átomo. O número de protóns (que teñen carga positiva) máis o número de neutróns (que teñen carga neutra) constitúen o número másico dun átomo.

Na simetría de isospín o protón e o neutrón son diferentes estados da mesma Partícula elemental: o nucleón. Esta simetría non é estritamente certa posto que o protón e o neutrón non teñen exactamente a mesma masa, pero é útil considerala no caso das interaccións fortes.

Partícula subatómica

Unha partícula subatómica é unha partícula máis pequena que un átomo; pode ser elemental ou composta. A física de partículas e a física nuclear interésanse polo estudo destas partículas, as súas interaccións e a materia constituída por elas que non se agregan en átomos.

Estas partículas inclúen constituíntes atómicos como electróns, protóns e neutróns. Os protóns e neutróns son partículas compostas, xa que están constituídas por quarks. Un protón consiste en dous quarks de arriba e un quark de abaixo Os quarks mantéñense unidos mediante partículas chamadas gluóns. Existen seis tipos diferentes de quarks, que teñen os estraños nomes de quark de arriba, quark de abaixo, quark estraño, quark encantado, quark do fondo e quark superior.

Outras partículas inclúen os fotóns e neutrinos, que se producen abondosamente no sol. Porén, a maioría das partículas descobertas e estudadas non se atopan en condicións normais na terra. Prodúcense nos raios cósmicos e durante procesos de separación en aceleradores de partículas. Existen ducias doutras partículas subatómicas.

Positrón

O positrón é a antipartícula subatómica do electrón da materia ordinaria; posue a mesma masa, o mesmo espín, e carga eléctrica contraria (positiva) á do electrón.

Quark

Os quarks son fermións de spin 1/2 que forman xunto ós leptóns a materia visible, incluídos nós mesmos.

Radioactividade

A radioactividade é un fenómeno físico natural ou artificial, polo cal algunhas substancias ou elementos químicos chamadas radioactivos, son capaces de emitir radiacións, as cales teñen a propiedade de impresionar placas fotográficas, ionizar gases (polo que ás veces adóitase chamalas 'radiacións ionizantes'), producir fluorescencia, atravesar corpos opacos á luz ordinaria etc. As principais destas radiacións son as partículas alfa (núcleos de Helio), partículas beta (electróns) e/ou raios gamma, a máis doutras como protóns ou raios X. A radioactividade prodúcese a partir de reaccións nucleares, que alteran o balance de enerxía nuclear facendo que elementos como o uranio, o radio ou o torio (elementos con isótopos inestables, que desexcitan os seus núcleos en estado excitado emitindo partículas e enerxía), emitan partículas alfa, beta, gamma ou doutro tipo. O uranio, por exemplo, ten 92 protóns, mais coa radioactividade vai variando o número deles no núcleo, ata rematar constituíndo un núcleo de chumbo, estable, con 82 protóns e sen radiación.

É aproveitada para a obtención de enerxía e usada tamén en medicina (radioterapia e radiodiagnóstico) e en aplicacións industriais (medidas de espesores e densidades, entre outras).

Átomo

Un átomo é a unidade constituínte máis pequena da materia ordinaria que ten as propiedades dun elemento químico. Cada sólido, líquido, gas e plasma componse de átomos neutros ou ionizados. Os átomos son moi pequenos; os tamaños típicos son ao redor de 100 pm (dez mil millonésima parte dun metro). No entanto, os átomos non teñen límites ben definidos e hai diferentes formas de definir o seu tamaño que dan valores diferentes pero próximos.

Os átomos son o suficientemente pequenos para que a física clásica dea resultados notablemente incorrectos. A través do desenvolvemento da física, os modelos atómicos incorporaron principios cuánticos para explicar e predicir mellor o seu comportamento.

Cada átomo componse dun núcleo e un ou máis electróns unidos ao núcleo. O núcleo está composto dun ou máis protóns e tipicamente un número similar de neutróns (Excepto no caso do hidróxeno-1, que é o único nuclideo estable sen neutróns). Os protóns e os neutróns son chamados nucleóns. Máis do 99,94 % da masa do átomo está no núcleo. Os protóns teñen unha carga eléctrica positiva, os electróns teñen unha carga eléctrica negativa e os neutróns non teñen carga eléctrica. Se o número de protóns e electróns é igual, ese átomo é electricamente neutro. Se un átomo ten máis ou menos electróns que protóns, entón ten unha carga global negativa ou positiva, respectivamente, e denomínase ión.

Os electróns dun átomo son atraídos polos protóns nun núcleo atómico por esta forza electromagnética. Os protóns e os neutróns no núcleo son atraídos o un ao outro por unha forza diferente, a forza nuclear, que é xeralmente máis forte que a forza electromagnética que repele os protóns cargados positivamente entre si. Baixo certas circunstancias, a forza electromagnética repelente vólvese máis forte que a forza nuclear e os nucleóns poden ser expulsados do núcleo, deixando tras de si un elemento diferente: desintegración nuclear que resulta en transmutación nuclear.

O número de protóns no núcleo define a que elemento químico pertence o átomo: por exemplo, todos os átomos de cobre conteñen 29 protóns. O número de neutróns define o isótopo do elemento. O número de electróns inflúe nas propiedades magnéticas dun átomo. Os átomos poden unirse a outro ou outros átomos por enlaces químicos para formar compostos químicos tales como moléculas. A capacidade dos átomos de asociarse e disociarse é responsable da maior parte dos cambios físicos observados na natureza e é o tema da disciplina da química.

Non toda a materia do universo está composta de átomos. A materia escura constitúe máis do universo que a materia e non se compón de átomos, senón de partículas dun tipo a día de hoxe descoñecido.

Outras linguas

This page is based on a Wikipedia article written by authors (here).
Text is available under the CC BY-SA 3.0 license; additional terms may apply.
Images, videos and audio are available under their respective licenses.