Modelli Nucleari - Corso Fisica Sanitaria

Un modello che considera i nucleoni come particelle indipendenti. Ogni nucleone si muove in un pozzo di potenziale medio generato dagli altri nucleoni. Questo modello è simile al modello a guscio per gli atomi.

Un modello che calcola la massa dei nuclei in base al numero di protoni e neutroni, alla loro energia di legame e alla loro distanza reciproca. Offre una stima approssimata della massa nucleare.

Un modello che si basa sull'interazione residua tra i nucleoni nel modello a shell. Considera le interazioni tra nucleoni oltre al potenziale medio. Questo modello spiega la presenza di livelli di energia eccitati nei nuclei.

Numeri specifici di neutroni o protoni che conferiscono ai nuclei una speciale stabilità. Questi nuclei sono particolarmente abbondanti e resistono alla decadimento nucleare.

Il fenomeno che si verifica quando un nucleone in un nucleo assorbe energia e passa ad un livello di energia più elevato, simile a quando un elettrone in un atomo assorbe energia e cambia orbitale.

Lo stato di un nucleone nel modello a shell, definito da un insieme di numeri quantici analoghi a quelli utilizzati per gli elettroni negli atomi.

Lo studio della struttura interna dei nuclei atomici, tra cui i loro costituenti (protoni e neutroni), le loro interazioni e i loro livelli di energia.

Il pozzo di potenziale medio che descrive l'interazione dei nucleoni, il nucleo diventa un pozzo di energia, un ambiente di potenziale.

Un tipo di decadimento radioattivo in cui un nucleo atomico emette una particella alfa (nucleo di elio, costituito da due protoni e due neutroni).

Il processo di emissione di una particella alfa da parte di un nucleo atomico.

Il numero di protoni e neutroni nel nucleo di un atomo.

Il numero di protoni nel nucleo di un atomo.

L'energia rilasciata durante il decadimento alfa, che corrisponde alla differenza tra l'energia di legame del nucleo padre e la somma delle energie di legame del nucleo figlio e della particella alfa.

La condizione necessaria affinché avvenga il decadimento alfa, ovvero che l'energia a riposo del nucleo padre sia maggiore della somma delle energie a riposo del nucleo figlio e della particella alfa.

La differenza tra l'energia di legame del nucleo padre e la somma delle energie di legame del nucleo figlio e della particella alfa, che rappresenta l'energia cinetica disponibile per il sistema.

Nuclei atomici pesanti con un numero di massa maggiore o uguale a 200, che sono soggetti a decadimento alfa.

È un processo che si verifica all'interno del nucleo di un atomo quando un protone si trasforma in un neutrone, emettendo un positrone (e+) e un neutrino (ν).

Il decadimento β+ può avvenire solo se la differenza di massa tra il nucleo originale e il nucleo figlio è maggiore di 1.022 MeV, necessaria per la produzione del positrone.

È un processo che si verifica all'interno del nucleo di un atomo quando un elettrone orbitale viene catturato dal nucleo, combinandosi con un protone per formare un neutrone e un neutrino (ν).

La cattura elettronica può avvenire solo se la differenza di massa tra il nucleo originale e il nucleo figlio è positiva, anche se inferiore a 1.022 MeV.

La cattura elettronica è favorita rispetto al decadimento β+ in termini di energetica perché non richiede la creazione di un positrone.

Dopo la cattura elettronica viene emesso un raggio X caratteristico del nucleo figlio, prodotto dalla riorganizzazione elettronica del nuovo atomo.

Il decadimento β+ e la cattura elettronica sono due processi che possono competere tra loro nel caso in cui la differenza di massa tra il nucleo madre e il nucleo figlio sia maggiore di 1.022 MeV.

Il decadimento β- è un processo che si verifica all'interno del nucleo di un atomo quando un neutrone si trasforma in un protone, emettendo un elettrone (e-) e un antineutrino (ν̄).

Un processo di decadimento radioattivo in cui un nucleo atomico emette un elettrone e un neutrino elettronico. Questo processo converte un neutrone nel nucleo in un protone.

Un processo di decadimento radioattivo in cui un nucleo atomico emette un positrone e un neutrino elettronico. Questo processo converte un protone nel nucleo in un neutrone.

Un processo di decadimento radioattivo in cui un nucleo atomico cattura un elettrone dall'orbita atomica più interna, convertendo un protone in un neutrone. Questo processo emette un neutrino elettronico.

Un processo in cui un nucleo radioattivo si disintegra attraverso la perdita di un nucleone (protone o neutrone) o di un'altra particella subatomica. Questo processo è meno comune rispetto al decadimento alfa o beta.

Un processo di decadimento radioattivo in cui un nucleo eccitato decade ad un livello di energia inferiore emettendo un fotone gamma. Non cambia il numero di protoni o neutroni nel nucleo.

Un nucleo atomico che esiste in uno stato eccitato con un'emivita relativamente lunga rispetto agli stati eccitati normali.

Un processo in cui un nucleo instabile si trasforma in un nucleo più stabile emettendo una particella alfa, che è un nucleo di elio composto da due protoni e due neutroni.

Il decadimento alfa è più probabile per i nuclei pesanti, con un numero atomico elevato. Questi nuclei hanno un'elevata densità di protoni, il che aumenta la repulsione elettrostatica tra loro.

Per i nuclei pesanti, la probabilità di decadimento alfa aumenta con l'energia di legame del nucleo alfa.

Il tempo di dimezzamento è il tempo necessario affinché la metà dei nuclei radioattivi in un campione decada. Il tempo di dimezzamento dei nuclei radioattivi dipende dalla loro stabilità e dalla loro energia di decadimento.

Il decadimento alfa è un processo casuale. Non è possibile prevedere quando un nucleo specifico decadrà. Tuttavia, la probabilità di decadimento in un intervallo di tempo specifico può essere calcolata.

Durante il decadimento alfa, il nucleo figlia viene spesso lasciato in uno stato eccitato. Questo significa che il nucleo figlia ha un'energia maggiore rispetto al suo stato fondamentale. Il nucleo figlia si disattiva quindi allo stato fondamentale emettendo un raggio gamma.

L'emissione di particelle alfa segue lo spettro di emissioni. Lo spettro di emissioni mostra le diverse energie con cui le particelle alfa vengono emesse dai nuclei. La maggior parte delle particelle alfa viene emessa con un'energia specifica, ma possono anche essere emesse con energie più basse, a causa di transizioni a stati eccitati del nucleo figlia.

Il decadimento beta è un processo di decadimento radioattivo in cui nuclei atomici instabili subiscono una trasformazione, emettendo una particella beta, che è un elettrone o un positrone.

Il decadimento beta- (β-) è un processo in cui un neutrone nel nucleo si trasforma in un protone, un elettrone e un antineutrino.

Il decadimento beta+ (β+) è un processo in cui un protone nel nucleo si trasforma in un neutrone, un positrone e un neutrino.

Il decadimento beta può essere utilizzato per produrre radioisotopi con applicazioni mediche, ad esempio, il tecnezio-99m, utilizzato nella diagnosi di malattie.

Il decadimento beta può avvenire a causa di una debole interazione nucleare, che coinvolge i quark all'interno dei nucleoni.

La probabilità di decadimento beta varia in base alla differenza di energia tra lo stato iniziale e lo stato finale del nucleo. Maggiore è la differenza di energia, maggiore è la probabilità di decadimento.

Il tempo di dimezzamento di un isotopo radioattivo è il tempo necessario affinché metà dei nuclei radioattivi in un campione decada attraverso il decadimento beta. Il tempo di dimezzamento è una caratteristica specifica di ogni isotopo radioattivo.

Le forze coulombiane sono forze di repulsione tra particelle cariche dello stesso segno. Entrano in gioco quando i frammenti atomici sono abbastanza distanti, con il nucleo del figlio e la particella alfa a una distanza di 2r. Questa separazione è necessaria per superare le forze nucleari attrattive che tengono insieme il nucleo.

L'energia potenziale elettrostatica del sistema raggiunge il suo valore massimo quando i frammenti sono a una distanza di 2r. In questo momento, le forze nucleari sono minime, causando la separazione dei frammenti.

L'energia potenziale del sistema è definita come mE = (Ze/2)^2 / 2r, dove Z è il numero atomico del nucleo figlio, e è la carica dell'elettrone, r è la distanza tra i frammenti e k è una costante. Questa energia è approssimativamente uguale a 5 x 10^-11 Joule.

Quando la distanza tra i frammenti è maggiore del raggio nucleare (d > r) le forze coulombiane di repulsione sono dominanti, causando la separazione dei frammenti. Al contrario, quando la distanza è minore del raggio nucleare (d < r) le forze nucleari attrattive prevalgono, mantenendo i frammenti legati insieme.

Affinché la fission avvenga, l'energia del sistema deve essere aumentata. Questo può essere ottenuto in due modi: fornendo energia al sistema dall'esterno, o tramite cattura di un neutrone. L'energia aggiunta supera le forze nucleari, portando alla separazione dei frammenti.

La fission è un processo in cui un nucleo pesante si divide in due o più nuclei più leggeri, rilasciando una grande quantità di energia. Questo processo è utilizzato nelle centrali nucleari per generare energia.

La fissone nucleare si verifica quando la forza repulsiva tra i protoni nel nucleo superi la forte forza nucleare che li tiene insieme. L'energia rilasciata nel processo può essere utilizzata per produrre energia elettrica.

La fissone nucleare è un processo che produce una grande quantità di energia, che può essere utilizzata per generare potenza elettrica nelle centrali nucleari. Tuttavia, il processo di fission può anche rilasciare radiazioni pericolose e deve essere gestito con cura.