FISIKA

Indar nuklearrak

Bohr-Sommergelden eredu atomikoak ez zuen atomo-nukleoaren barne-egitura aztertzen. Jakin bazekiten nukleoa protoiek eta neutroiek osatzen zutela, hala ere konbinazio horrek elektromagnetismoaren printzipioak hausten zituen. Gauzak horrela, intentsitatearen mundu makroskopikotik kanpoko natura-indarrek nukleo atomiko barruan eragin behar zutela erabaki zuten, elektromagnetikoak baino indar handiagoak zirenak.

Nukleo atomikoaren egitura

Nukleo atomikoa protoiek eta neutroiek osatzen dute. Generikoki, bi partikula mota hauek nukleoiak dira.

  • Zenbaki atomikoa nukleoaren protoi-kopurua da eta Z hizkiaz adierazten dugu. Atomoaren egoera neutroan, honako zenbaki hau bere azalean dagoen elektroi-kopuruarekin bat dator.
  • Nukleoaren neutroi-kopurua N hizkiaz adierazten dugu. Atomoaren porteran sortzen duen eragina ez da zenbaki atomikoarekiko alderagarria.
  • Nukleoan dagoen nukleoi kopuru osoa (protoi eta neutroi kopurua) masa-zenbakia da eta A hizkiaz adierazten dugu. Horrela, A = Z + N.

Isotopoak masa-zenbaki ezberdina duten elementu baten atomoak dira. Elementu ezagun guztiek isotopoak dituzte. Adibidez, hidrogenoak hiru mota agertzen ditu: protoi edo hidrogeno 1 eta protoi bat nukleoan; deuterio edo hidrogeno 2 eta protoi eta neutroi bat nukleoan eta tritio edo hidrogeno 3, nukleoan protoi bat eta bi neutroi dituelarik

Isobaroak masa-zenbaki bera agertzen duten atomoak dira (elementu kimiko ezberdinekoak badira ere).

Neurri nuklearrak

Atomoak oso entitate txikiak dira. Hala ere ia hutsik daude; beren masaren %99a nukleoan dago eta bolumen atomiko-hamarmilarena besterik ez da.

Nukleo atomikoaren dentsitatea berez jarraitua da bere erradioak mugatzen duen bolumenaren barruan.

Nukleo atomikoen neurriak adierazteko, fermi izeneko berariazko luzera-entitatea erabiltzen dugu, femtometro izeneko metroaren azpimultiploaren baliokidea dena. Horrela, 1 fermi = 1 femtometro = 10-15 m. .

Datu esperimentalen arabera, nukleo atomikoek itxura biribila dute, beren neurria barruan dituen nukleoi-kopuruaren araberakoa izanik. Bestetik, bere dentsitatea (erradio nuklearraren kuboaren baliokidea) ia jarraitua da nukleo atomikoarentzat.

Indar nuklearrak

Nukleo atomiko baten espazioan dauden protoiek aldarapen indar elektrostatikoa eragiten dute elkarren artean. Hala ere, nukleo atomikoak oso entitate egonkorrak dira. Hortaz esan daiteke eskala nuklearrean nukleoaren kohesioa mantenduko duten indarrak egon behar direla, mundu makroskopikoan aurkitzen ditugun ez-bezalakoak direlarik. Indar horiek elkarrekintza nuklear bortitzak dira.

Hipotetikoki, elkarrekintza nuklear bortitzak hurrengo ezaugarri oinarrizkoen arabera bereiztea erabaki zen:

  • Intentsitate handikoa izan beharko zuten, protoien arteko aldarapen elektromagnetikoaren ondorioak gainditzeko.
  • Bere helmena oso txikia izan beharko luke, distantzia nuklearretara murriztuta.

Hideki Yukawa (1907-1981) japoniar fisikariaren ustez, elkarrekintza nuklear bortitzak sortutako potentziala, Yukawaren potentziala izenaz ezagutzen dena, hurrengo moduan adierazi behar zen:

hemen k elkarrekintza nuklear bortitzaren intentsitateari lotutako konstantea da eta µ berriz, bere helmenarekin zerikusia duen beste konstante bat.

Egungo hipotesien arabera, elkarrekintza nuklear bortitza quark-ek sortutako kohesio-indarretik dator, indar hori nukleoiak bere osotasunean mantentzeko beharrezkoa delarik. Quark-en arteko kohesioa indar hadronikoa da.

Lotura-energia

Elkarrekintza nuklear bortitzak eragindako nukleoien arteko kohesioa oso handia da. Hala ere, beharreko energia-kopuruen bidez, nukleo atomikoek osatutako nukleoien arteko lotura apur daiteke.

Hori gertatzeko, emandako energia nukleoiak batzen dituen nukleoaren lotura edo lotura-energia baino handiagoa izan beharko du.

Einstein-en erlatibitatearen teoriak adierazitako masa eta energiaren arteko baliokidetasunaren arabera, nukleoaren lotura-energia, nukleoaren protoi eta neutroien masen batura ken nukleo beraren masa izan beharko luke. Hau da:

hemen EE lotura-energia da, Z zenbaki atomikoa, mp nukleoaren protoi-kopurua, mn neutroi-kopurua eta MA nukleoaren masa.

Honako hau benetako kasuetan aplikatuz gero, lotura-energia masa-zenbakiarekiko proportzionala dela ondorioztatuko dugu (zenbaki arinen kasuan izan ezik).

Nukleo atomiko baten adierazpen grafikoa

Bola konpaktu baten itxurako nukleo atomiko baten adierazpen grafikoa, bertan nukleoiak ordezkatzen dituzten beste bola txikiagoak (protoiak eta neutroiak) aurkitzen ditugu.

 

Enrico Fermi

Enrico Fermi (1901-1954) italiar fisikariak bere karrera profesionala estatu Batuetan burutu zuen. Historian lehen erreaktore nuklearra eraiki zuen programa zuzendu zuen. Bere egitearen omenez, fermi izena jarri zitzaion nukleo atomikoen neurriaren orden-luzera unitate bati.