Física nuclear
branca de la física / From Wikipedia, the free encyclopedia
La física nuclear és la branca de la física que s'ocupa de l'estudi dels nuclis atòmics i de la radiació atòmica[1] que s'hi pot generar. Aquesta disciplina s'ocupa de l'estructura del nucli atòmic, del seu comportament[2] i de les forces i les interaccions que es produeixen entre les partícules que els componen i amb d'altres nuclis.[3] Un nucli atòmic és un sistema quàntic governat per la interacció forta, la interacció feble i la interacció electromagnètica.[3] No s'ha de confondre la física nuclear amb la física atòmica, que s'ocupa de l'estudi de l'àtom en el seu conjunt, incloent-hi els electrons[4] i tampoc amb la física de partícules, que s'ocupa de l'estudi de les partícules elementals que formen la matèria i de les radicacions.[5]
La física nuclear es podria dividir en física de l'estructura nuclear, que abastaria totes les teories relatives a la formació, la cohesió i les propietats mesurables dels nuclis (com la massa, els nivells energètics, la desintegració nuclear, etc.) i física de les reaccions nuclears, que s'ocuparia dels processos en que dos o més nuclis interaccionen col·lidint per a formar d'altres nuclis, de vegades emetent d'altres partícules, fragmentant-se, fonent-se o simplement canviant el seu estat de moviment.
Tanmateix, aquestes dues subdisciplines es troben estretament interconnectades, cal tenir present que el coneixement que tenim sobre l'estructura nuclear prové gairebé de manera exclusiva de l'estudi de les reaccions i dels processos de desintegració radioactiva, naturals o artificials. Les reaccions nuclears que es manifesten a la natura són els de desintegració o transmutació i les reaccions termonuclears que es produeixen a les estrelles, generant llum, calor i altres tipus de radiacions. Per tal de poder estudiar les reaccions nuclears o per recrear les condicions del plasma estel·lar als laboratoris, s'utilitzen acceleradors de partícules de diferents tipus, com per exemple, els generadors de Van de Graaff, els acceleradors lineals, les cambres toroïdals de bobines magnètiques, els betatrons, els ciclotrons o els sincrotrons.
La recerca abasta camps com la física nuclear de baixes energies (estudi dels estats fonamentals i excitats de nuclis estables i exòtics o dels mecanismes de reacció entre nuclis atòmics), la física hadrònica (estudi de les propietats de la interacció forta que se'n deriven de la cromodinàmica quàntica i dels fenòmens que porta associats, com la formació de mesons i barions) o l'estudi del plasma de quarks i gluons. La física nuclear també té aplicacions en el camp de l'astrofísica, en estudis com ara el de la formació de nuclis (per exemple, la nucleosíntesi primordial, la nucleosíntesi estel·lar o la nucleosíntesi explosiva) o el de la matèria densa (supernoves, estrelles de neutrons o nanes blanques).[3]
És coneguda majoritàriament per la societat pel seu paper en l'energia nuclear a les centrals nuclears i al desenvolupament d'armes nuclears, tant de fissió com de fusió nuclear.