theorie van nucleaire reacties

Nucleaire reacties omvatten de transformatie van atomaire kernen, wat resulteert in de emissie of absorptie van energie en het creëren van nieuwe isotopen of elementen. De theorie van nucleaire reacties is gebaseerd op de fundamentele principes van de nucleaire fysica, die als volgt kunnen worden samengevat:

1. Conservation Laws:

* Behoud van massa-energie: De totale massa-energie van een gesloten systeem blijft constant. Dit betekent dat de massa van de reactanten vóór een nucleaire reactie gelijk moet zijn aan de massa van de producten plus eventuele vrijgegeven energie (of minus geabsorbeerd energie).

* Laadbehoud: De totale elektrische lading blijft constant in een nucleaire reactie. De som van de kosten van de reactanten moet gelijk zijn aan de som van de kosten van de producten.

* behoud van momentum: Het totale momentum van een gesloten systeem blijft constant. Het momentum van de reactanten vóór de reactie moet gelijk zijn aan het momentum van de producten.

* Behoud van Baryon -nummer: Het totale aantal baryons (protonen en neutronen) blijft constant in een nucleaire reactie.

2. Nucleaire krachten:

* Sterke nucleaire kracht: Dit is de sterkste kracht in de natuur, die protonen en neutronen samen in de kern houden. Het is korte afstand en werkt alleen over afstanden vergelijkbaar met de grootte van een kern.

* Zwakke nucleaire kracht: Deze kracht is verantwoordelijk voor radioactief verval, met name bèta -verval, waar een neutron vervalt in een proton, een elektron en een antineutrino. Het is zwakker dan de sterke kracht en heeft een korter bereik.

* Elektromagnetische kracht: Deze kracht regelt de interactie tussen geladen deeltjes, inclusief protonen in de kern. Het is verantwoordelijk voor het afstoten van protonen, maar wordt overweldigd door de sterke kracht op nauwe afstanden.

3. Nucleaire structuur:

* nucleons: De bestanddelen van de kern, protonen en neutronen.

* Nucleaire bindingsenergie: De energie die nodig is om alle nucleonen in een kern te scheiden. Hoe hoger de bindende energie, hoe stabieler de kern.

* Nucleair shell -model: Dit model verklaart de opstelling van nucleonen in de kern in energieniveaus, vergelijkbaar met de elektronenschalen in atomen. Dit model helpt de stabiliteit van bepaalde isotopen te verklaren.

4. Nucleaire reacties typen:

* Radioactief verval: De spontane desintegratie van een onstabiele kern in een stabielere kern, vergezeld van de emissie van deeltjes of energie.

* Nucleaire splijting: Het splitsen van een zware kern in twee of meer lichtere kernen, vergezeld van de afgifte van een grote hoeveelheid energie.

* kernfusie: De combinatie van twee lichte kernen om een ​​zwaardere kern te vormen, waardoor een grote hoeveelheid energie wordt vrijgegeven.

* Nucleaire transmutatie: De conversie van het ene element in het andere door nucleaire reacties.

5. Nucleaire reactiemechanismen:

* Samengestelde kern: Dit is een tijdelijke, zeer opgewonden tussenliggende kern gevormd wanneer een projectieldeeltje interageert met de doelkern. Het vervalt in verschillende producten.

* Directe interactie: Dit proces omvat een directe interactie tussen het projectiel en een nucleon in de doelkern, wat resulteert in een snelle emissie van deeltjes.

6. Nucleaire reactie Q-waarde:

* Q-waarde: De energie die wordt vrijgegeven of geabsorbeerd in een nucleaire reactie. Een positieve Q-waarde duidt op een exotherme reactie, terwijl een negatieve Q-waarde een endotherme reactie aangeeft.

7. Nucleaire dwarsdoorsnede:

* dwarsdoorsnede: Een maat voor de waarschijnlijkheid van een bepaalde nucleaire reactie die optreedt. Het hangt af van de energie van het projectiel en de doelkern.

Deze fundamentele principes bieden het theoretische kader voor het begrijpen en voorspellen van het gedrag van nucleaire reacties, die cruciaal zijn voor verschillende gebieden zoals kernenergie, medische beeldvorming en wetenschappelijk onderzoek.