FISICA NUCLEAR

PARTICULA
(del lat. particula)

Partícula elemental Elemento constituyente de la materia que hasta ahora no ha podido fraccionarse en otros más pequeños.

Partícula elemental Las partículas elementales que constituyen los átomos materiales son protón, neutrón y electrón. La masa de las dos primeras es muy superior (unas 1.000 veces mayor) que la del electrón, por lo que éste se considera de masa despreciable. El protón y el electrón son partículas con carga eléctrica positiva y negativa, respectivamente, del mismo valor absoluto (carga elemental).

Existen otras muchas partículas cuyo papel no es el de elemento constituyente de la materia, sino que intervienen en ciertos tipos de interacciones, como los neutrinos (n), los muones (m), o los piones (p), los kaones (k), etc. Todas las partículas tienen sus correspondientes antipartículas*, que serían los elementos constituyentes de la antimateria. Existen teorías que predicen la existencia de otras partículas más pequeñas que forman parte de las elementales y a las que se ha denominado quarks*.

ANTIPARTICULA

Componente atómico de la antimateria. Las antipartículas son de la
misma naturaleza y características que las partículas* materiales salvo en
el signo de su carga eléctrica; p. ej., la antipartícula del electrón es el
positrón, que posee la misma masa y carga, pero de signo positivo. La
colisión de pares partícula-antipartícula provoca su mutuo aniquilamiento.

ACELERADOR

Acelerador de partículas Máquina que se utiliza para acelerar
hasta altas velocidades las partículas* elementales (electrones, protones,
neutrones, etc.), para estudiar los efectos de sus impactos, ya sea entre sí o contra átomos inmóviles. Los hay lineales o circulares, dependiendo de la forma de la trayectoria que se imprima a las partículas. La longitud de las trayectorias de algunos aceleradores modernos alcanza varias decenas de kilómetros.

RELATIVIDAD

Teoría de la relatividad Teoría propuesta por Einstein* en 1905
con respecto a la estructura del tiempo y del espacio, que trasciende
algunos de los conceptos y leyes de la física clásica.
Según la teoría de la relatividad, para los objetos que se mueven
con velocidades muy próximas a la de la luz no existe explicación de
ciertos fenómenos dentro del marco de la física clásica; los postulados de
la teoría restringida o especial de la relatividad permiten, sin embargo,
explicarlos convincentemente. Para velocidades mucho más pequeñas que
la velocidad de la luz, la teoría de la relatividad coincide exactamente con la física clásica (principio de correspondencia).

La teoría de la relatividad se basa en tres puntos:
1. La longitud de un cuerpo en movimiento disminuye en la dirección de su desplazamiento (contracción longitudinal).
2. El tiempo que transcurre entre dos sucesos simultáneos no es el mismo para dos observadores en movimiento relativo (dilatación del tiempo).
3. La masa de un cuerpo aumenta con su velocidad, de tal forma que a la velocidad de la luz se hace infinita, motivo por el cual esta velocidad es inalcanzable (inaccesibilidad a la velocidad de la luz).

TERMONUCLEAR
Se aplica a la reacción* nuclear que precisa temperaturas muy
elevadas para producirse. Dichas temperaturas sólo se alcanzan en el
interior de las estrellas y en las bombas atómicas. La reacción que tiene
lugar en estos casos es la fusión* de núcleos ligeros para formar otros
más pesados. Los problemas de refrigeración de una reacción
termonuclear hacen que no existan aún reactores de fusión.

GENERADOR
(del lat. generator, -oris)

Aparato que produce energía. ||
Generador eléctrico Dispositivo capaz de producir corriente
eléctrica.

Los generadores eléctricos son de dos tipos: la pila*, que
produce corriente continua a partir de procesos químicos, y el alternador*,
que la produce alterna. Cuando esta última se rectifica a corriente
continua, el generador se denomina dinamo*. El alternador consta de dos
partes: el rotor o parte móvil y el estator o parte fija; una de ellas es un
imán o un conjunto de imanes, mientras que la otra es una bobina
conductora.

Al producirse movimiento relativo entre ambas partes se
induce una corriente eléctrica alterna en la bobina. Dicha corriente puede
utilizarse en un circuito exterior como tal corriente alterna o bien, mediante un sistema de conmutadores, ser rectificada a corriente continua, en cuyo caso se trata de un dinamo.

El movimiento del rotor puede conseguirse de varias formas: aprovechando la energía potencial del agua embalsada, transformada en movimiento rotatorio en una turbina ( generadores hidrodinámicos); utilizando la energía del vapor caliente producido por evaporación del agua en una caldera calentada mediante carbón o petróleo ( generadores térmicos) o mediante energía nuclear ( generadores nucleares).

El principio en que se basan los generadores eléctricos fue descubierto por el físico inglés Michael Faraday* en 1831 y fue aplicado enla práctica por primera vez por el alemán Werner von Siemens* en 1866.

ENERGIA NUCLEAR

Es la energia liberada por el nucleo atomico durante una reaccion nuclear. Estas reacciones se basan en las fuerzas o interacciones nucleares , que son de dos clases : la fuerte , intensa y corta , que solo se da en particulas elementales llamadas hadrones , como el proton y el neutron ; y la debil , trece ordenes de magnitud menos intensa que la fuerte y de alcance aun mas corto que se da en todas las particulas elementales , es decir, no solo en los hadrones sino tambien en los leptones , como el electron y el neutrinio. Los dos fenomenos mas mas importantes en los que se da un desprendimiento de energia nuclear son : la fision nuclear, en la que el nucleo pesado se divide en dos al ser alcanzado por un neutron , y la fusion es cuando dos o mas atomos ligeros se unen . la primera es la base de los reactores nucleares ; la segunda es la base de la energia de las estrellas , aunque las investigaciones para su aprovechamiento practico aun no han tenido exito.

FUSION
(del lat. fusio, -onis)

Fusión nuclear Reacción* nuclear en la que varios núcleos ligeros
se unen entre sí para producir núcleos más pesados, liberándose gran
cantidad de energía.

La fusión nuclear más conocida es la que se lleva a cabo en el
Sol y las estrellas de la serie principal, donde núcleos de hidrógeno se
fusionan para dar helio. La energía liberada en la reacción se propaga por
el espacio, calentando los astros próximos, como la Tierra.

Otra reacción de fusión, la única utilizada por el hombre, es la que tiene lugar en la explosión de una bomba* de hidrógeno. En este caso, la sustancia que se fusiona es el deuterio (el deuterio es un isótopo pesado del hidrógeno). A lo largo de la reacción nuclear se forma tritio (otra forma pesada del hidrógeno) y éste y el deuterio se fusionan para producir helio. Se están llevando a cabo numerosas investigaciones que tratan de lograr el control de un reactor nuclear de fusión, que permitiría obtener grandes cantidades de energía no contaminante a bajo costo.

FISION
(del lat. fissio, -onis)

División de un núcleo atómico pesado en otros dos más ligeros, con
emisión de gran cantidad de energía y de neutrones.

Se provoca al bombardear el núcleo con un neutrón y produce reacciones en cadena automantenidas que pueden controlarse y tienen aplicación práctica en los reactores nucleares. También puede tener usos militares en las bombas de uranio y de plutonio.

REACTOR NUCLEAR

Es un dispositivo donde se realiza de forma controlada y estable una reaccion de fision nuclear de uranio-235 o de plutonio.

en los reactores nucleares usuales se fisionan nucleos de uranio-235 mediante el bombardeo con neutrones. Como fragmentos de la fision se obtienen nuevos neutrones que a su vez rompen nuevos nucleos de uranio , produciendose asi una reaccion en cadena que debe ser controlada . Ello se consigue rodeando el uranio-235, o combustible nuclear , de un material moderador , que puede ser agua o carbon , cuya funcion es frenar los neutrones obtenidos de la fision . Tambien se introducen barras de cadmio en la masa de uranio para absorber de este modo gran cantidad de neutrones ; estas barras pueden ser retiradas , con lo que la velocidad de la reaccion aumenta inmediatamente .

Otra posibilidad que presenta serias dificultades tecnicas es la de los reactores por fusion de nucleos ligeros . Este es el proceso mediante el cual se libera energia en el sol , el mayor de los reactores conocidos.