Page 793 - Física Tippens: Conceptos y Aplicaciones, Séptima Edición Revisada

774 Capítulo 39 La física nuclear y el núcleo

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Figura 39.8 Choque de una partícula alfa contra un núcleo de nitrógeno 14.

Conservación de la masa-energía: La masa-energía total de un sistema debe
perm anecer inalterada en una reacción nuclear.

Ahora se analizará lo que sucede cuando una partícula alfa \ a golpea un núcleo en una
muestra de gas nitrógeno 'yN. (Consulte la figura 39.9.) El primer paso es la entrada de la par­
tícula alfa que añade 2 protones y 2 neutrones al núcleo. El número atómico Z se incrementa
en 2, y el número de masa A aumenta en 4. El núcleo resultante es un núcleo compuesto ines­
table de flúor ^F. Este núcleo inestable se desintegra rápidamente produciendo los productos
finales, oxígeno ’gO e hidrógeno }H. La reacción total se puede escribir como

¡a + + l¡0 (39.15)
Observe cómo la carga y los nucleones se conservan en estas reacciones. Hay una carga
neta de +9e antes de la reacción y una carga neta de +9e después de la reacción, y hay 18
nucleones antes y después de la reacción.

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Fisión nuclear
Antes del descubrimiento del neutrón en 1932, las partículas alfa y los protones eran
las partículas fundamentales usadas para bombardear el núcleo atómico, pero como todas las
partículas con carga, tenían la desventaja de ser repelidas electrostáticamente por el núcleo.
En consecuencia, se requerían grandes cantidades de energía antes de que se llevaran a cabo
las reacciones nucleares.
Puesto que los neutrones no tienen carga eléctrica, pueden penetrar fácilmente el núcleo
de un átomo sin que se presente la repulsión de Coulomb (electrostática). Los neutrones rá­
pidos pueden pasar por completo a través de un núcleo o pueden provocar su desintegración.
Los neutrones lentos pueden ser capturados por el núcleo, originando un isótopo inestable,
que a su vez se puede desintegrar.
Siempre que la absorción de un neutrón que ingresa origina que un núcleo se divida en
dos núcleos más pequeños, la reacción se denomina fisión nuclear y los núcleos producidos
se llaman fragmentos de fisión.

La fisión nuclear es el proceso por el cual los núcleos pesados se dividen en
dos o más núcleos de números de masa intermedios.

Cuando un neutrón lento es capturado por un núcleo de uranio ^ U , se produce un núcleo
inestable (2l\ U) que puede decaer de varias formas hasta producir núcleos más pequeños (véase
la figura 39.9). Dichas reacciones de fisión pueden producir neutrones rápidos, partículas beta
y rayos gamma además de los núcleos producto. Por esta razón, los productos de un proceso de
fisión, incluso los que se producen en una explosión nuclear, son altamente radiactivos.