Física nuclear
La física nuclear es el campo de la física que estudia los componentes básicos y las interacciones de los núcleos atómicos. Las aplicaciones más comúnmente conocidas de la física nuclear son la energía nuclear y armas nucleares, pero la investigación ha proporcionado una aplicación más amplia, incluidos los de medicina (medicina nuclear, resonancia magnética), ingeniería de materiales (implantación de iones) y arqueología (datación por radiocarbono).
El campo de la física de partículas se desarrolló fuera de la física nuclear y, por esta razón, se ha incluido en el mismo plazo en épocas anteriores.
La historia de la física nuclear como una disciplina distinta de la física atómica comienza con el descubrimiento de la radioactividad por Henri Becquerel en 1896, mientras investigaba la fosforescencia de uranio en las sales. El descubrimiento del electrón por JJ Thomson , un año después fue una indicación de que el átomo tenía estructura interna.
A la vuelta del siglo 20 el modelo aceptado del átomo era JJ Thomson «pudín de ciruelas» modelo en el que el átomo era una gran bola de carga positiva con los pequeños electrones cargados negativamente incrustados dentro de ella. Con el cambio de siglo los físicos habían descubierto también tres tipos de radiaciones procedentes de los átomos, que llamaron alfa, beta y gamma de la radiación.
Los experimentos en 1911 por Lise Meitner y Otto Hahn, y por James Chadwick en 1914 descubrieron que la desintegración beta del espectro era continua y no discreta. Es decir, los electrones son expulsados del átomo con una gama de energías, en lugar de las cantidades discretas de energía que se observaron en decae gamma y alfa. Este era un problema para la física nuclear en el momento, ya que indicó que la energía no se conserva en estos decaimientos.
La física nuclear moderna
Un núcleo pesado puede contener cientos de nucleones que significan que con una cierta aproximación se puede tratar como un sistema clásico, en lugar de una mecánica cuántica. En el resultado de colocar el modelo de líquido, el núcleo tiene una energía que surge en parte de la tensión superficial y en parte de la repulsión eléctrica de los protones. El modelo de soltar líquido es capaz de reproducir muchas características de los núcleos, incluyendo la tendencia general de energía de enlace con respecto al número de masa, así como el fenómeno de la fisión nuclear.
Superpuesta a esta imagen clásica, sin embargo, son mecánicas de efectos cuánticos, que se pueden describir utilizando las centrales nucleares de modelo de capas, desarrolladas en gran parte por Maria Goeppert-Mayer. Los núcleos con cierto número de neutrones y protones (los números mágicos 2, 8, 20, 50, 82, 126, …) son especialmente estables, debido a que sus depósitos están llenos.
Otros modelos más complicados para el núcleo también se han propuesto, como el modelo de bosones interactuantes , en los que los pares de neutrones y los protones interactúan como bosones, de forma análoga a los pares de Cooper de electrones.