Modelli Nucleari

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Questions and Answers

Qual è la principale ipotesi del modello a shell sui nucleoni?

I nucleoni possono occupare solo stati energici bassi.

Tutti i nucleoni si muovono in spazi di energia condivisi.

Ogni nucleone non interagisce singolarmente con gli altri nucleoni. (correct)

I nucleoni interagiscono intensamente tra di loro.

Cosa determina la stabilità di un nucleo secondo il modello a shell?

Il numero di nucleoni uguale a 7.

Il numero di neutroni o protoni pari a uno dei numeri magici. (correct)

La somma di neutroni e protoni che deve essere dispari.

La disposizione casuale degli elettroni.

Cosa significa 'numeri magici' in un nucleo atomico?

Configurazioni che non esistono in natura.

Valori specifici di protoni o neutroni che portano a stabilità. (correct)

Numeri di nucleoni che conferiscono instabilità.

Comportamenti caotici dei nucleoni.

Quale fenomeno è analogico all'eccitazione di un atomo secondo il modello a shell?

Gli stati eccitati nei nucleoni. Signup and view all the answers

Qual è l'effetto delle forze residue nei nucleoni secondo il modello a shell?

Influenzano gli stati di eccitazione dei nucleoni. Signup and view all the answers

Come si distingue il modello a shell dagli altri modelli nucleari?

Aggiunge l'idea di potenziale medio per ciascun nucleone. Signup and view all the answers

Qual è il ruolo dei numeri quantici nel modello a shell?

Definiscono lo stato di ogni nucleone nel potenziale medio. Signup and view all the answers

Qual è un risultato sperimentale che sostiene il modello a shell?

Stabilità di nuclei con numeri di nucleoni pari a una serie di numeri magici. Signup and view all the answers

Qual è la condizione necessaria affinché si verifichi il decadimento β+?

M > M.p Signup and view all the answers

Quale affermazione riguardante la cattura elettronica è corretta?

È favorita rispetto al decadimento β+ per energie inferiori a 1.022 MeV. Signup and view all the answers

Qual è il significato di 0 < (M - M )c < 1.022 MeV nel contesto del processo di cattura?

È la condizione per la cattura elettronica. Signup and view all the answers

Cosa accade per energie maggiori di 1.022 MeV?

Si verifica sia cattura elettronica che decadimento β+. Signup and view all the answers

Qual è l'energia minima necessaria affinché si verifichino cattura elettronica e decadimento β+?

1.022 MeV Signup and view all the answers

Quale affermazione è vera riguardo all'emissione di X caratteristici dopo la cattura elettronica?

È sempre presente dopo la cattura elettronica. Signup and view all the answers

Quale processo è favorito per energie inferiori a 1.022 MeV?

Cattura elettronica. Signup and view all the answers

Cosa rappresenta la condizione E > 1.022 MeV nel contesto energetico?

L'energia per cui il decadimento β+ diventa possibile. Signup and view all the answers

Qual è la condizione necessaria affinché i frammenti si separino per azione delle forze coulombiane?

Devono essere distanti fra i centri di almeno $2r$ Signup and view all the answers

Cosa succede quando la distanza $d$ fra i frammenti è maggiore di $r$?

Le forze coulombiane prevalgono Signup and view all the answers

Qual è l'energia potenziale elettrostatica al valore massimo per il sistema?

Negativa Signup and view all the answers

Quando le forze nucleari diventano operative?

Quando $d < r$ Signup and view all the answers

Qual è l'energia potenziale del sistema quando $E eq E_{max}$?

Può essere aumentata fornendo energia Signup and view all the answers

Quale valore approssimato ha l'energia potenziale nel sistema in condizioni specifiche?

$5 imes 10^{-11}$ Joule Signup and view all the answers

Qual è il fattore che può fornire energia al sistema per superare il limite di separazione?

La cattura di un neutrone Signup and view all the answers

Cosa caratterizza la forza coulombiana in relazione alla distanza $d$?

Predomina a distanze superiori a $r$ Signup and view all the answers

Qual è la relazione tra la diminuzione del numero di massa e il numero atomico durante l'emissione di una particella alfa?

Il numero di massa diminuisce di 4, il numero atomico di 2. Signup and view all the answers

Qual è la condizione necessaria per la conservazione dell'energia nell'emissione di particelle alfa?

L'energia a riposo del nucleo padre deve essere maggiore o uguale all'energia di riposo della particella alfa e del nucleo figlio. Signup and view all the answers

Che cosa rappresenta l'energia W definita nel testo?

L'energia cinetica a disposizione del sistema dopo l'emissione. Signup and view all the answers

Che relazione esiste tra l'energia di legame e l'energia W nei nuclei pesanti?

W è la differenza tra l'energia di legame del nucleo padre e la somma delle energie di legame dei nuclei figli. Signup and view all the answers

Quali nuclei possono essere considerati alfa radioattivi in base al contenuto?

Nuclei pesanti con A maggiore o uguale a 200. Signup and view all the answers

Qual è l'equazione che descrive la conservazione dell'energia durante l'emissione di particelle alfa?

$m_{p} c^{2} = m_{f} c^{2} + m_{ ext{α}} c^{2} + E_{p} + E_{f}$ Signup and view all the answers

Quale condizione deve essere soddisfatta affinché W sia maggiore o uguale a zero?

L'energia a riposo del nucleo padre deve essere maggiore dell'energia a riposo dei nuclei prodotti. Signup and view all the answers

Cosa accade all'energia cinetica durante l'emissione di una particella alfa?

Si ripartisce fra la particella alfa e il nucleo figlio. Signup and view all the answers

Cosa comportano i processi radiativi durante le transizioni nucleari?

Emissione di fotoni con energia pari alla differenza di livello Signup and view all the answers

Qual è la caratteristica principale dei processi non radiativi?

Emissione di elettroni dall'atomo Signup and view all the answers

Cosa avviene durante l'annichilazione β+?

Liberazione di due gamma prevalentemente a 180° Signup and view all the answers

Qual è la differenza principale tra stati isomerici e livelli fondamentali?

Gli stati isomerici differiscono di qualche centinaio di keV Signup and view all the answers

Quale fenomeno può causare la produzione di coppie elettrone-positrone?

Conversione interna con creazione di coppie Signup and view all the answers

Quali decadimenti avvengono in un atomo con stati isomerici?

Emissione di gamma o decadimenti β-, β+, EC Signup and view all the answers

Cosa determina l'angolo di emissione dei raggi gamma durante l'annichilazione β+?

Valutazioni di conservazione dell'energia e della quantità di moto Signup and view all the answers

Quale opzione descrive un processo elettromagnetico associato al decadimento nucleare?

Emissione di fotoni gamma Signup and view all the answers

Qual è la probabilità di decadimento alfa per valori di energia W inferiori a 4 MeV?

Bassa Signup and view all the answers

A quale valore di energia W il decadimento alfa avviene istantaneamente?

W > 9 MeV Signup and view all the answers

Cosa si verifica quando il nucleo figlio è lasciato in uno stato eccitato dopo il decadimento alfa?

La sua massa aumenta Signup and view all the answers

Quale affermazione è vera riguardo all'energia cinetica delle particelle alfa emesse?

È minore se emesse da stati eccitati Signup and view all the answers

Qual è la forma dello spettro energetico delle particelle emesse in decadimento alfa?

Spettro a righe Signup and view all the answers

Che tipo di particella viene emessa durante una trasformazione nucleare beta?

Elettrone o equivalente Signup and view all the answers

Qual è il tempo di dimezzamento di Polonio-210?

516 ms Signup and view all the answers

In che intervallo di energia il decadimento alfa avviene normalmente?

4 a 9 MeV Signup and view all the answers

Cosa rappresenta il simbolo τ in relazione al decadimento nucleare?

Il tempo di vita medio Signup and view all the answers

Qual è la principale differenza tra il decadimento alfa e il decadimento beta?

Il tipo di particella emessa Signup and view all the answers

Quale delle seguenti affermazioni è falsa riguardo al decadimento alfa?

Richiede sempre un alto valore di energia Signup and view all the answers

Quale particella viene emessa durante un decadimento beta positivo?

Positroni Signup and view all the answers

Quale di queste affermazioni è vera riguardo al decadimento dei nuclei?

Il decadimento beta non influenza il numero di nucleoni Signup and view all the answers

Study Notes

Corso Fisica Sanitaria

Docente: Flavia Groppi
Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Milano
INFN Sez. Milano
e-mail: [email protected]
tel: 02 503 19575/3386500166

Descrizione della struttura dei nuclei basata sull'utilizzo di modelli quantistici
Molti modelli, ma non tutti contemporaneamente, descrivono le proprietà nucleari
Modello a gas di Fermi: rappresenta il nucleo come un gas di particelle, trascurando gli effetti superficiali. Utile per calcolare la densità dei livelli di eccitazione e l'emissione di particelle (evaporazione)
Modello a goccia liquida: simile a gocce di liquido, con densità costante e effetti superficiali. Utilizzato per la "formula semi-empirica delle masse" per calcolare le masse dei nuclei
Modello a shell: considera l'individualità dei nucleoni, con ciascun nucleone che si muove in una buca di potenziale media. Utile per comprendere le proprietà dei nuclei.

Irraggiamento e Decadimento

I nuclei, come i sistemi quantistici, possiedono livelli energetici discreti
Il passaggio da uno stato eccitato allo stato fondamentale avviene tramite emissione di un quanto di energia elettromagnetica, in tempi brevi (10-10 - 10-9 s).
Energia di eccitazione trasferita direttamente ad elettroni atomici, o energia cinetica degli elettroni emessi
Decadimento tramite conversione interna
Il decadimento è influenzato dalla multipolarità della radiazione ed è caratteristico di ogni nucleo

Irraggiamento e decadimento - radioattività

La maggior parte dei nuclidi non sono stabili, ma tendono a trasformarsi in nuclidi stabili emettendo particelle e fotoni. Questo processo è noto come radioattività.
La trasformazione deve essere esotermica (la massa del nuclide che si trasforma deve essere maggiore della massa dei prodotti).
I modi principali di decadimento: decadimento alfa (α), beta (β), cattura elettronica (EC) ed emissione di fotoni (γ).

Decadimento Alfa

Emissione di nuclei di elio (particelle α) da parte di nuclei con elevato numero di massa.
Diminuzione del numero di massa (A) di 4 unità e del numero atomico (Z) di 2 unità.
La conservazione dell'energia è fondamentale nel processo
L'emissione è dovuta alla presenza di una barriera di potenziale e alla natura ondulatoria della particella α.

Decadimento Beta

Emissione di particelle beta (β-) (o positroni β+) e di un antineutrino (o neutrino).
Il decadimento β- si verifica quando un neutrone si trasforma in un protone, mentre il decadimento β+ si verifica quando un protone si trasforma in un neutrone.
Gli elettroni emessi hanno uno spettro continuo di energie.
Il neutrino o antineutrino sono necessari per la conservazione dell'energia
Il processo di cattura elettronica porta un protone in un neutrone.

Decadimento β+

E' un processo di decadimento che prevede l'emissione di un positrone (particella con carica positiva identica all'elettrone) e un neutrino.
Questo processo si verifica quando un protone si trasforma in un neutrone
L'energia disponibile è determinante per il decadimento

Fissione

Il nucleo si divide in due frammenti più piccoli, con rilascio di energia
Avviene in nuclei con alto numero di massa
Un fattore determinante è il rapporto Z²/A, che regola la stabilità.

Modelli della Fissione

Il modello a goccia di liquido prevede che il nucleo possa subire distorsioni e rompersi, rilasciando energia.
La barriera di potenziale ostacola la fissione, ma può essere superata grazie alla natura ondulatoria delle particelle

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Description

Questo quiz esplora i principali modelli nucleari utilizzati nella fisica sanitaria. Analizzeremo il modello a gas di Fermi, il modello a goccia liquida e il modello a shell, evidenziando come ciascuno descrive la struttura dei nuclei e le loro proprietà. Preparati a testare la tua comprensione dei concetti chiave e delle applicazioni pratiche di questi modelli.

Modelli Nucleari - Corso Fisica Sanitaria

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