Interacción Nuclear Fuerte
La interacción nuclear fuerte es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. Sus características son:
- Naturaleza atractiva/repulsiva: A distancias muy cortas es atractiva, manteniendo unidos los nucleones (protones y neutrones) en el núcleo atómico. A distancias aún menores, se vuelve repulsiva, lo que evita que el núcleo colapse.
- Independencia de la carga eléctrica: Las interacciones protón-protón, protón-neutrón y neutrón-neutrón son prácticamente iguales.
- Corto alcance: Su alcance es del orden del fermi (10-15 metros).
- Intensidad: Es la más intensa de las fuerzas que se conocen.
- Saturación: La energía de ligadura por nucleón varía poco de átomos ligeros a átomos pesados. Esto implica que los nucleones solo interactúan con sus vecinos más cercanos.
Energía de Ligadura
Se define la energía de ligadura de un núcleo como:
E = (Zmp + Nmn - m(A,Z))c2
donde:
Zes el número atómico (número de protones)Nes el número de neutronesmpes la masa del protónmnes la masa del neutrónm(A,Z)es la masa del núcleo con número másicoAy número atómicoZces la velocidad de la luz
La energía de ligadura se interpreta como la energía necesaria para romper un núcleo en sus constituyentes. Cuanto mayor sea la energía de ligadura de un núcleo, más fuertemente unido estará y, por lo tanto, será más estable.
Vida Media y Actividad Radiactiva
- Vida media (τ): Tiempo que tarda un núcleo en desintegrarse en la media del conjunto. Es, por tanto, el inverso de la probabilidad de desintegración.
- Semivida (T): Tiempo que tarda en reducirse a la mitad el número de átomos radiactivos presentes en una muestra.
- Actividad (A): Número de desintegraciones por unidad de tiempo. La actividad, por lo tanto, también varía de forma exponencial. Las unidades de actividad que se utilizan son: becquerel (Bq), que corresponde a una desintegración por segundo, y curio (Ci), que corresponde a la actividad de 1 g de 226Ra.
Fisión Nuclear
La fisión nuclear consiste en la ruptura de un núcleo pesado en dos más ligeros con liberación de neutrones, debido al bombardeo con neutrones (fisión inducida). Como producto de la fisión, aparecen fragmentos y dos o tres neutrones.
Fusión Nuclear
La fusión nuclear consiste en la unión de núcleos ligeros para dar uno más pesado con liberación de energía (en forma de energía cinética de los productos). Es posible obtener energía por fusión en la zona ascendente de la curva E/A –> A.
El ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) es un proyecto conjunto para construir una unidad de fusión nuclear en Cadarache, en el sur de Francia, en cuyo consorcio participan actualmente la Unión Europea (UE), Estados Unidos, China, la India, Corea del Sur, Rusia y Japón. ITER se basa en el concepto de «tokamak» de confinamiento magnético, en el que se contiene el plasma en una cámara de vacío con forma toroidal. El combustible, una mezcla de deuterio y tritio, se calienta a temperaturas superiores a los 150 millones °C, formando un plasma.
Dosis de Radiación Absorbida
El gray (Gy) es la unidad en el Sistema Internacional de Unidades (SI) de medida de la dosis de radiación absorbida, y es la cantidad de radiación que deposita una energía de 1 J por kg de material absorbente. También se utiliza el rad (1 Gy = 100 rad).
Para tener en cuenta la peligrosidad de cada tipo de radiación, debido a la frecuencia de las colisiones ionizantes, se suele hablar de dosis equivalente, que se mide en el SI en sievert (Sv) y se obtiene de multiplicar la dosis absorbida (Gy) por un factor de calidad diferente para cada radiación (1 para gamma, beta; 3 para neutrones lentos; 10 para protones; 20 para alfa).
- Dosis de 4 a 6 Sv en poco tiempo, producen vómitos, diarreas, caída del cabello y algunas muertes hasta la octava semana.
- De 6 a 10 Sv, se produce la muerte por infección en unos 15 días.
- Dosis mayores producen la muerte por distintas causas, pero nunca de forma inmediata.
- Dosis pequeñas y continuadas pueden producir, a largo plazo, cáncer y otras enfermedades.
Interacciones Fundamentales de la Naturaleza
Además de la interacción nuclear fuerte, existen otras tres interacciones fundamentales en la naturaleza:
Interacción Nuclear Débil
La interacción nuclear débil, también llamada fuerza débil, es responsable de algunos procesos nucleares, como la desintegración beta de los núcleos. También explica otras transformaciones entre partículas elementales. Su intensidad es mucho mayor que la fuerza gravitatoria, pero es menor que la fuerza electromagnética.
Interacción Gravitatoria
La interacción gravitatoria se da entre todas las partículas con masa. Gracias a ella se pueden explicar fenómenos como la caída de los cuerpos o el movimiento de los planetas, satélites, estrellas, cometas, etc. Su alcance es infinito, por lo que actúa a grandes distancias. Es la interacción más débil de todas, pero es la responsable de la estructura general del Universo. Es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las partículas.
Interacción Electromagnética
La interacción electromagnética afecta a las partículas con carga eléctrica. Gracias a ella se pueden explicar fenómenos tan diversos como los eléctricos, los magnéticos, la interacción entre la luz y la materia, las ondas electromagnéticas, las fuerzas elásticas que se dan en un muelle, la estructura interna de la materia a escala atómica y molecular, etc. Es una interacción inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las partículas.