Reazione nucleare

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Un esempio di reazione nucleare.

In fisica nucleare una reazione nucleare è un tipo di trasformazione della materia che, a differenza di una reazione chimica in cui sono coinvolti gli elettroni esterni di legame e forze di natura elettrostatica, riguarda invece il nucleo di un atomo di uno specifico elemento chimico, che viene convertito in un altro a diverso numero atomico, coinvolgendo le cosiddette forze nucleari. Essendo tali forze notevolmente più forti delle forze elettrostatiche le energie in gioco nelle reazioni nucleari sono sensibilmente più elevate rispetto a quelle in gioco nelle reazioni chimiche.

Descrizione[modifica | modifica sorgente]

La conversione avviene quando l'atomo perde o guadagna alcuni protoni, assorbendo o rilasciando in queste trasformazioni grandi quantità di energia. Più precisamente, nelle reazioni nucleari i nuclei dei reagenti sono diversi dai nuclei dei prodotti finali, che possono quindi essere sia degli isotopi (cioè atomi dello stesso elemento chimico quindi con lo stesso numero atomico, ma con differente numero di massa) dei reagenti iniziali, sia elementi chimici completamente differenti. L'energia minima necessaria che deve possedere un reagente, affinché la reazione abbia luogo, deve almeno eguagliare l'energia di barriera.

Durante una reazione nucleare il numero di massa atomica A (protoni + neutroni) e il numero atomico Z (numero dei protoni) sono conservati, cioè rimangono costanti.

Ad esempio:

\mathrm{{}^{14}_{7}N}+\mathrm{{}^{4}_{2}He} \rightarrow\mathrm{{}^{17}_{8}O}+\mathrm{{}^{1}_{1}p}


Conservazione di A: 14 + 4 = 17 + 1

Conservazione di Z: 7 + 2 = 8 + 1

Il bombardamento del nucleo con nucleoni, fotoni o altri nuclei opportunamente accelerati, dà luogo a vari processi consistenti in violente variazioni dell'energia e della quantità di moto delle particelle interagenti e, in molti casi, nella produzione di particelle diverse da quelle che hanno interagito.

Tipi di reazioni nucleari[modifica | modifica sorgente]

La reazione di fusione nucleare D-T tra (Deuterio-Trizio) con la produzione di Elio e l'emissione di energia.[1]

Le principali reazioni nucleari sono:

Nella prima avviene una divisione di uno o più atomi, nella seconda l'unione di due o più atomi. (La fissione nucleare è alla base della tecnologia dell'energia nucleare, la fusione è alla base dell' emissione di energia delle stelle). L'annichilazione invece avviene quando una particella e la sua antiparticella entrano in contatto trasformandosi completamente in energia elettromagnetica. In questi caso sono coinvolte le forze nucleari forti.

Anche il decadimento radioattivo può essere considerato una reazione nucleare in quanto processo spontaneo che coinvolge come reagente il nucleo atomico di determinati isotopi instabili. In questo caso possono essere coinvolte anche le forze nucleari deboli.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ J.K. Shultis, R.E. Faw, Fundamentals of nuclear science and engineering, CRC Press, 2002, p. 151. ISBN 0824708342.

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]