Reacție nucleară

Un exemplu de reacție nucleară.

În fizica și chimia nucleară, o reacție nucleară este un tip de transformare a materiei care implică nucleul unui atom al unui element chimic specific, care este transformat într-un alt cu un număr atomic diferit prin implicarea așa-numitelor forțe nucleare . Deoarece aceste forțe sunt considerabil mai puternice decât forțele electrostatice , energiile implicate în reacțiile nucleare sunt semnificativ mai mari decât cele care circulă în reacțiile chimice și metalice. ^[1]

Descriere

Bombardarea nucleului cu nucleoni, fotoni sau alte nuclee accelerate corespunzător, dă naștere la diverse procese constând în variații violente ale energiei și impulsului particulelor care interacționează și, în multe cazuri, în producerea de particule, altele decât cele care au interacționat ..

În reacțiile nucleare, nucleii reactanților sunt diferiți de nucleii produselor finale, care pot fi ambii izotopi (adică atomi ai aceluiași element chimic și, prin urmare, cu același număr atomic, dar cu un număr de masă diferit) al inițialului reactivi și elemente complet chimice. Minimă de energie necesară pe care un reactant trebuie să aibă pentru ca reacția să aibă loc trebuie cel puțin egală cu energia de barieră .

În timpul unei reacții nucleare, numărul de masă A (numărul de nucleoni = protoni + neutroni ) și numărul atomic Z (numărul de protoni ) sunt conservate, adică rămân constante. ^[1]

De exemplu:
$\mathrm {^{14}_{~7}N} +\mathrm {^{4}_{2}He} \to \mathrm {^{17}_{~8}O} +\mathrm {^{1}_{1}p}$ ${\ displaystyle \ mathrm {^ {14} _ {~ 7} N} + \ mathrm {^ {4} _ {2} He} \ to \ mathrm {^ {17} _ {~ 8} O} + \ mathrm {^ {1} _ {1} p}}$ ${\ displaystyle \ mathrm {^ {14} _ {~ 7} N} + \ mathrm {^ {4} _ {2} He} \ to \ mathrm {^ {17} _ {~ 8} O} + \ mathrm {^ {1} _ {1} p}}$

Conservarea lui A : 14 + 4 = 17 + 1
Conservarea lui Z : 7 + 2 = 8 + 1

Tipuri de reacții nucleare

Reacția de fuziune nucleară dintre deuteriu și tritiu cu emisia de heliu , un neutron și producerea a 3,5 MeV de energie.

Principalele reacții nucleare spontane, adică care apar în natură, sunt:

În primul, are loc împărțirea unui nucleu în două sau mai multe nuclee, în al doilea unirea a două nuclee într-unul singur. Fisiunea nucleară este baza tehnologiei energiei nucleare , fuziunea este baza emisiilor de energie a stelelor . Pe de altă parte, anihilarea are loc atunci când o particulă și antiparticulele sale intră în contact, transformându-se, complet sau parțial, în energie electromagnetică . În aceste cazuri sunt implicate forțe nucleare puternice . ^[1]

Chiar și transmutația sau dezintegrarea radioactivă poate fi considerată o reacție nucleară ca un proces spontan care implică nucleul atomic al anumitor izotopi instabili ca reactant. În acest caz pot fi implicate și forțe nucleare slabe . ^[1]

La aceste reacții se adaugă o bogată tipologie de reacții nucleare induse , adică care nu apar spontan în natură. Acestea sunt produse artificial prin ciocnirea între ele a două nuclee atomice, accelerate la diferite energii.

Primele reacții nucleare induse au fost efectuate la începutul secolului al XX-lea folosind particule emise din surse radioactive naturale, ca în celebrul experiment Rutherford , care a permis să arunce lumină asupra adevăratei structuri a atomului. Începând cu anii 1930, reacțiile nucleare induse au fost obținute prin accelerarea nucleelor atomice cu diferite tipuri de acceleratoare , care se bazează pe utilizarea câmpurilor electrostatice sau electromagnetice adecvate. Prin urmare, particulele accelerate trebuie încărcate, adică trebuie să fie (cel puțin parțial) atomi ionizați .

Inițial a fost posibil să se accelereze doar nuclee foarte simple, cum ar fi protoni (nuclei de hidrogen) sau particule alfa (nuclei de heliu) și, prin urmare, tipul de noi reacții nucleare a fost destul de limitat. Dezvoltările tehnologice ulterioare au făcut posibilă accelerarea nucleelor din ce în ce mai grele (până la uraniu și dincolo) la energii din ce în ce mai mari (până la mai mulți Gigaelectron volți sau GeV, egal cu un miliard de electroni volți).

Acest lucru a dat naștere unei noi ramuri a fizicii nucleare, numită fizică nucleară cu ioni grei (în engleză Heavy-ion physics), care se referea la un nou tip vast de reacții nucleare induse. ^[2] ^[3]

Notă

^ ^a ^b ^c ^d JK Shultis, RE Faw, Fundamentals of nuclear science and engineering , CRC Press, 2002, p. 151, ISBN 0-8247-0834-2 .
^ DA Bromley (editor), Treatise on Heavy Ion Science , Springer Verlag, 1984-1989, 8 volume.
^ R. Bock, WR Hering (editori), Reacții nucleare induse de ionii grei , Elsevier Science Publishing, 1979-1983, 3 volume.

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre reacția nucleară

linkuri externe

( EN ) Reacție nucleară , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.

Controlul autorității	Tesauro BNCF 6911 · LCCN (EN) sh85093069 · GND (DE) 4030343-3 · BNF (FR) cb119786586 (dată) · BNE (ES) XX526437 (dată) · NDL (EN, JA) 00.562.379

Portalul chimiei

Portalul de fizică

[Shultis-1] JK Shultis, RE Faw, Fundamentals of nuclear science and engineering , CRC Press, 2002, p. 151, ISBN 0-8247-0834-2 .

[Bromley-2] DA Bromley (editor), Treatise on Heavy Ion Science , Springer Verlag, 1984-1989, 8 volume.

[Bock-3] R. Bock, WR Hering (editori), Reacții nucleare induse de ionii grei , Elsevier Science Publishing, 1979-1983, 3 volume.

[1]

[2]

[3]