Física nuclear: el estudio de la energía nuclear

Desde la antigüedad existía la idea de que si rompíamos un trozo de cualquier objeto, a menudo llegaríamos a un punto en el que ya no sería posible romperlo. Luego viene la idea de que el átomo, que significa indivisible. A medida que avanzábamos en nuestro conocimiento de la naturaleza, los modelos de átomos se fueron perfeccionando hasta llegar al modelo actual, donde no tenemos una esfera indivisible, sino un sistema compuesto por varias partículas diferentes. En el exterior tenemos los electrones, partículas con carga negativa y masa muy pequeña en relación a las demás. En el núcleo tenemos principalmente protones con carga positiva y neutrones con carga neutra. Este modelo fue creado por Ernest Rutherford y mejorado por Niels Bohr.

A partir de los descubrimientos de principios de siglo, se descubrió que el núcleo del átomo está formado por otras partículas y es más complejo de lo que se imaginaba anteriormente.

Qué estudio de física nuclear

Si clasificamos todas las fuerzas que existen, tendremos cuatro grandes grupos:

• fuerza gravitacional – Atracción entre cuerpos responsables de la órbita de los planetas o la caída de una fruta.
• Fuerzas electromagnéticas – Da lugar a imanes, fenómenos eléctricos, reacciones químicas, etc.
• Fuerza nuclear débil – Produce desintegración en la que se emite un electrón desde el núcleo.
• fuerza nuclear fuerte – Responsable de mantener juntas las partículas del núcleo, incluso con cargas eléctricas iguales.

LA Física nuclear estudia las reacciones que tienen lugar en los núcleos de los átomos. No son tan estables e indivisibles como los antiguos pensaban que sería un átomo. Se producen muchos fenómenos que producen efectos variados. Algunos elementos de la tabla periódica, por ejemplo, solo existen durante unos segundos hasta que las reacciones nucleares los transforman en otros elementos.

aplicaciones

fisión de un átomo

Entre las aplicaciones más conocidas de la Física Nuclear se encuentra la generación de energía eléctrica en centrales nucleares. Las reacciones nucleares de fisión controlada producen calor al calentar el agua que impulsa las turbinas para producir electricidad. En medicina, los rayos X le permiten ver huesos y otras partes del interior del cuerpo humano; los tratamientos contra el cáncer utilizan los efectos nucleares como arma para combatir los tumores (radiología); Los elementos radiactivos (que emiten partículas o radiación) se utilizan para estudios del cerebro y otras partes del cuerpo. La física nuclear también se puede utilizar para producir las armas más destructivas de la historia, las bombas nucleares.

teorías principales

Einstein incorporó la existencia del átomo en sus teorías. Hasta entonces, el átomo se veía como una suposición teórica sin pruebas materiales. El físico alemán también formuló la teoría de que la materia y la energía son equivalentes. Según él:

E = m. c²

Donde:

E = energía
m = masa
c = velocidad de la luz

Mediante la fórmula podemos calcular cuánta energía hay en un objeto de masa metro.

Como la masa y la energía son equivalentes, el Principio de Conservación de la Masa se reduce al Principio de Conservación de la Energía según el cual en un sistema cerrado la Energía no se puede crear ni destruir, simplemente se transforma.

Planta nuclear

La ruptura de un núcleo atómico da como resultado nuevos núcleos y produce una gran liberación de energía porque la masa total de los nuevos elementos es menor que la del núcleo original. La masa restante se emite como energía. Esto se llama fisión nuclear. Esta es la base para el funcionamiento de las Centrales Nucleares, con fisión controlada para producir electricidad, y también es el inicio de las primeras bombas atómicas.

Cuando los átomos de hidrógeno se unen para formar un átomo de helio, hay una gran pérdida de masa que se convierte en energía. Se trata de la fusión nuclear, un proceso que genera luz y calor del sol y se utiliza en el arma más poderosa jamás creada por el hombre: la bomba de hidrógeno. Solo ocurre en lugares con temperaturas y presiones muy altas. Actualmente, los investigadores están estudiando formas de utilizar la fusión para producir electricidad.

Al estudiar las partículas que componen la materia, la Física Nuclear se acerca a otra área: la Partículas fisicas. Investiga qué son las partículas que componen el Universo y cómo se comportan, mostrando muy claramente que el átomo, su núcleo o incluso los protones o neutrones no son indivisibles.

Fuentes:
http://www.fisica.net/nuclear/
http://www.ufsm.br/gef/Nuclear01.htm
http://www.fisica.net/nuclear/fisica_nuclear_telecurso.pdf