Riassunto Applicazioni dell'energia nucleare

Elementi di fisica nucleare

Atomi

Atomi ➔ formati da:

• Protoni (particelle positive)
• Neutroni (particelle neutre)
• Elettroni (particelle negative)

In un atomo, il numero di protoni è uguale al numero di elettroni ➔ appartengono allo stesso elemento.

Elemento chimico ➔ formato da: atomi ➔ tuttavia, puoi avere atomi di diverso numero di protoni;

Isotopi sono atomi di uno stesso elemento chimico, con lo stesso numero di protoni, ma diverso numero di neutroni.

Nucleo di un atomo ➔ composto da: protoni neutroni ➔ le particelle del nucleo (protoni e neutroni), vengono indicati con il nome di nucleoni.

Rappresentazione di un elemento

In fisica nucleare, un elemento viene rappresentato nel seguente modo:

N ^A Z

N = generico nucleo atomico (o un atomo)

Z = numero atomico ➔ rappresenta il numero di protoni presenti nel nucleo.

A = numero di massa ➔ rappresenta il numero di nucleoni ovvero la somma di protoni e neutroni presenti nel nucleo.

Unità di massa atomica

uma ➔ unità di massa atomica

1 uma = ¹/₁₂ della massa dell'isotopo ¹²C del carbonio (C¹²)

1 uma = ¹/₁₂ ^mass _massa

1 uma = g = 1,660539066 × 10^-27 kg

Massa protone m_P = 1,672623 × 10^-27 kg ≈ 1,007276 uma

Massa neutrone m_n = 1,674929 × 10^-27 kg ≈ 1,008665 uma

Massa elettrone m_e = = massa del protone

Equazione di Einstein ed energia

Equazione di Einstein ➔ E=mc²

E = J

Energia di un protone

E_P = 1,672623 × 10^-27 kg × (299,792,458 m/s)² = 1,450377 × 10^-10 J

1eV = 1,602 × 10^-19 J

E_P ≈ 1,50277 × 10^-10 J

Energia di un uma

1,6610539066 × 10^-27 kg × (299,792,458 m/s)²

E(1 uma) = 931,494102 MeV

Forze che agiscono a livello nucleare

• Forza di gravità ➔ F_G = ➔ è una forza trascurabile a livello nucleare e ha un'intensità
• Forza nucleare debole ➔ agisce sui quark
• Forza elettromagnetica ➔ a livello atomico, ➔ a livello nucleare
• Forza nucleare forte ➔ agisce indifferentemente su ➔ a livello ➔ (attrazione)

Elementi di fisica nucleare

Atomi

Atomi ⟶ formati da:

• Protoni (particelle positive)
• Neutroni (particelle neutre)
• Elettroni (particelle negative)

In un atomo, il numero di protoni è uguale al numero di elettroni appartenenti allo stesso elemento.

Elemento chimico ⟶ formato da: atomi | Tuttavia esistono atomi: distinti attraverso lo stesso numero di protoni. etc... possono avere un diverso numero di neutroni.

Isotopi ⟶ sono atomi di uno stesso elemento chimico, con lo stesso numero di protoni, ma diverso numero di neutroni.

Nucleo di un atomo ⟶ composto da: protoni Le particelle del nucleo (protoni e neutroni), vengono indicate con il nome di nucleoni.

Neutroni

Rappresentazione in fisica nucleare

In fisica nucleare un elemento viene rappresentato nel seguente modo:

Z = numero atomico ⟶ rappresenta il numero di protoni presenti nel nucleo.

A = numero di massa ⟶ rappresenta il numero di nucleoni ovvero la somma di protoni e neutroni presenti nel nucleo.

Uma unità di massa atomica

Uma unità di massa atomica

Massa protone ⟶ m_p = 1,672623 · 10^-27 kg = 1,007276 uma

Massa neutrone ⟶ m_n = 1,674929 · 10^-27 kg = 1,008665 uma

Massa elettrone ⟶ m_e = massa del protone

Forze che agiscono a livello nucleare

• Forza di gravità ⟶ F_g = G · (m₁ · m₂)/d² ⟶ frazioni di nuclei
• Forza nucleare debole ⟶ agisce su quarks
• Forza elettromagnetica ⟶ agisce a livello atomico
• Forza nucleare forte ⟶ agisce indipendentemente dal fatto...

Diagramma di stabilità (di Segrè)

Rosso: elementi stabili

Blu: elementi instabili

Bianco: stabili in natura, radioattivo

Fino a Z=83 ➔ no elementi stabili

Per Z=83 ➔ elementi instabili

Per Z>92 ➔ elementi artificiali

Variano le tut. e detop. per quell'elemento.

È dovuta a elementi diversi, con lo stesso numero di nucleoni.

Man mano che Z cresce, il rapporto N/Z aumenta.

Lungo la bisettrice N=Z ➔ non si ha stabilità.

Quindi con il crescere di Z (protoni) cresce anche N (neutroni) di pari passo. (tasso del poter penetrante della materia)

Ciò avviene perché i neutroni sono costantemente sottoposti ad un processo di "flusso di nucleoni".

È possibile notare che per Z>20, vi è un maggiore numero di neutroni ai m