Reações Nucleares e Decaimento
Reações nucleares e decaimento são os processos pelos quais os núcleos atômicos se transformam, liberando energia e partículas e mudando um elemento para outro.
Definition
Reações nucleares e decaimento englobam as transformações espontâneas de núcleos radioativos e os rearranjos induzidos de nucleões quando núcleos colidem com partículas ou outros núcleos, todos governados pela conservação de energia, momento, carga e número de nucleões.
Scope
Esta área abrange o decaimento espontâneo de núcleos instáveis através da emissão alfa, beta e gama, e reações nucleares induzidas, incluindo fissão, fusão, espalhamento e captura. Trata das leis de conservação, energética e mecanismos de reação que governam esses processos, as seções de choque que quantificam as probabilidades de reação e o papel central das reações nucleares na geração de energia, formação de elementos e estudos laboratoriais da estrutura nuclear.
Sub-topics
Core questions
- O que governa a taxa e o modo pelo qual um núcleo instável decai?
- Como a energia é liberada na fissão e fusão, e como esses processos ocorrem?
- Como as probabilidades de reações nucleares são quantificadas pelas seções de choque?
- Quais mecanismos determinam o resultado de uma colisão entre núcleos?
Key concepts
- Decaimento alfa, beta e gama
- Meia-vida e constante de decaimento
- Valor Q e energética da reação
- Fissão e fusão nuclear
- Seções de choque de reação
- Leis de conservação em reações nucleares
Key theories
- Lei do decaimento radioativo
- Núcleos instáveis decaem a uma taxa proporcional ao número presente, resultando em um decaimento exponencial caracterizado por uma meia-vida independente de condições externas.
- Energética de fissão e fusão
- A curva de energia de ligação dita que a divisão de núcleos pesados ou a fusão de núcleos leves libera energia, processos primeiramente identificados na fissão do urânio e nos ciclos de fusão estelar.
Clinical relevance
Reações nucleares e decaimento são a base da energia e armas nucleares, datação radiométrica, produção de isótopos médicos e industriais, radioterapia e nucleossíntese de elementos em estrelas e explosões estelares.
History
A radioatividade, descoberta por Becquerel e pelos Curies e classificada por Rutherford em raios alfa, beta e gama, abriu o estudo das transformações nucleares. Rutherford realizou a primeira reação nuclear artificial em 1919, Meitner e Frisch interpretaram a fissão nuclear em 1939, e Bethe explicou a geração de energia estelar por fusão no mesmo ano, estabelecendo as reações nucleares como os motores da energia e da síntese de elementos.
Key figures
- Ernest Rutherford
- Lise Meitner
- Enrico Fermi
- Hans Bethe
Related topics
Seminal works
- meitner1939
- bethe1939
- krane1988
Frequently asked questions
- O que é meia-vida?
- Meia-vida é o tempo necessário para que metade de uma amostra de um nuclídeo radioativo decaia. É uma propriedade fixa de cada nuclídeo e é independente da temperatura, pressão ou estado químico.
- Por que tanto a fissão quanto a fusão liberam energia?
- A energia de ligação por nucleão atinge o pico perto do ferro. A divisão de núcleos mais pesados que o ferro e a fusão de núcleos mais leves que o ferro movem-se em direção a configurações mais fortemente ligadas, liberando a diferença como energia.