Cuestiones del tema Física Nuclear: T21

Cuestiones del tema Física Nuclear: T21.
Verdadero o falso.
Si la afirmación es verdadera, deberá justificarse mediante principios, leyes físicas o
razonamientos. Si es falsa, será necesario como mínimo un contra ejemplo.
1) En el modelo de capas nuclear pasa al contrario que en el modelo de capas
atómico: el desdoblamiento de un estado en onda L por la interacción espín-órbita
hace que los estados de mayor J (siendo J=L+S) se encuentran a energía inferior
que los de menor valor de J.
2) La fórmula semiempírica de la masa nos da la tendencia general de la energía de
enlace por núcleo en función de su número atómico. La mayor energía de enlace
ocurre para los núcleos alrededor del Fe. Es decir, si se escinde un núcleo muy
pesado, como de U, en núcleos más ligeros alrededor del Fe, tendremos un balance
positivo de energía.
3) Se denominan isótopos a los núcleos que con el mismo número de protones Z,
tienen un número diferente de neutrones.
4) El hecho de que la densidad nuclear es prácticamente constante a lo largo de la
tabla periódica se explica porque la interacción fuerte que liga los núcleos es de
corto alcance y se satura.
5) En el oscilador armónico cuántico la separación entre los niveles de energía
vecinos es constante.
Cuestiones.
6) Estimad la energía que debe tener el haz de partículas α en el experimento de
Rutherford para poner de manifiesto la estructura atómica en núcleo y electrones
(el núcleo tiene un diámetro del orden del fm y el átomo del Ángstrom.
7) El neutrón es una partícula inestable que, en estado libre y por interacción débil se
desintegra a p+e+ ν , con una vida media de 887 s. Por otra parte, en el cosmos hay
estrellas de neutrones que son astros que han colapsado por gravitación, con una
densidad muy grande. Son, en esencia un enorme núcleo constituido por neutrones.
Explique por qué estos neutrones no se desintegran.
8) Los protones y los electrones son fermiones, es decir, partículas de espín ½. Por
otra parte, el espín del 6Li vale 1 ! . Demostrad así, que el modelo de Thompson en
el que los constituyentes del átomo eran únicamente protones y electrones fracasa.
9) Los isótopos del Ca en la naturaleza son: 39Ca, 40Ca, 41Ca y 42Ca. ¿Cuál de ellos
cabe esperar que tenga la menor energía para la extracción de un neutrón y por
qué?.
10) De los siguientes núcleos: 15N, 16O, y 17F, ¿cuál crees que tendrá mayor energía de
separación del protón y por qué?.
11) Al dividir un núcleo pesado, como el de U en núcleos más ligeros como el de Fe,
esperamos encontrar entre los productos de la escisión un número relativamente
elevado de neutrones, ¿por qué?
12) El concepto de defecto de masa se suele aplicar a los sistemas ligados nucleares y
en esencia dice que los sistemas ligados tienen una masa menor que la suma de las
masas de sus constituyentes. ¿Por qué no se aplica este concepto al caso atómico?.
Test.
13) En el laboratorio se realiza un experimento semejante al de Rutherford usando
partículas α de 10 MeV. La longitud de onda de las partículas es:
a) Superior al tamaño atómico típico.
b) Se encuentra entre el tamaño del átomo y el del núcleo.
c) Es más pequeña que el tamaño del núcleo.
d) Ninguna de las anteriores, ya que le principio de incertidumbre, no nos permite
definir la longitud de onda de las partículas.
14) El término de simetría que aparece en los modelos nucleares:
a) Es proporcional a (A − 2Z) y favorece que haya en los núcleos pesados un
número más elevado de neutrones (modelo de la gota líquida)
2
b) Es proporcional a (A − 2Z) y favorece que haya en los núcleos un número
igual de protones que de neutrones (modelo de la gota líquida)
2
c) Es proporcional a (A − 2Z) y explica por qué los núcleos ligeros son más
inestables que los que encontramos alrededor del Fe (modelo de la gota
líquida).
d) El término de simetría aparece en el modelo de capas y no tiene nada que ver
con el modelo de la gota líquida, puesto que explica la manera en que se
rellenan las diferentes capas nucleares.
2
15) La energía de enlace por nucleón, Eb, crece rápidamente con A hasta A=56 y luego
decrece suavemente. Ello explica que núcleos
(a) pesados dan Q<0 al fisionarse.
(b)pesados dan Q>0 al fisionarse.
(c) ligeros dan Q>0 al fisionarse.
(d) ligeros dan Q<0 al fisionarse.
16) La densidad numérica de nucleones en el interior de un núcleo
(a) Va creciendo con el número másico A.
(b) No depende de A.
(c) Disminuye al crecer A.
(d) Presenta grandes fluctuaciones con A.