Fisica nuclear

FÍSICA NUCLEAR
Carlos A. Bertulani

´ 1 - OS NUCLEONS E OS P´ IONS

1.1 - Os N´ cleons u As experiˆncias de espalhamento feitas por Rutherford em 1911 [Ru11] levaram o e mesmo a propor um modelo atˆmico em que quase toda a massa do ´tomo estava contida o a em uma pequena regi˜o de seu interior, denominada n´cleo. O n´cleo deveria conter a u u todas as cargas positivas do ´tomo, o restante do espa¸o atˆmico sendo preenchido pelas a c o cargas negativas. O pr´prio Rutherford pˆde, em 1919 [Ru19], por interm´dio da rea¸˜o nuclear o o e ca
4 2 He

+

14 7N

→

17 8O

+ p,

(1.1)

detectar isoladamente as part´ ıculas de carga positiva que integram o n´cleo, denomiu nadas pr´tons. O pr´ton, com s´ o o ımbolo p, que ´ o n´cleo do ´tomo de hidrogˆnio, possui e u a e carga +e de mesmo valor absoluto que a do el´tron, e massa e mp = (938, 2723 ± 0, 0003) MeV/c .
2

(1.2)

Do estudo da mol´cula de hidrogˆnio se conclui que os pr´tons da mol´cula podem e e o e ser dispostos de duas maneiras distintas. Os spins dos dois pr´tons podem estar paro alelos, como no ortohidrogˆnio, ou antiparalelos, como no parahidrogˆnio. Cada pr´ton e e o possui duas orienta¸˜es poss´ co ıveis relativamente ao spin do outro pr´ton, e dessa forma, o como o el´tron, o pr´ton possui spin 1 . e o 2 No ortohidrogˆnio a fun¸˜o de onda ´ sim´trica com respeito ao intercˆmbio dos e ca e e a spins dos dois pr´tons, j´ que eles tem o mesmo sentido, e a experiˆncia mostra que a o a e fun¸˜o de onda ´ antissim´trica em rela¸˜o ao intercˆmbio das coordenadas espaciais dos ca e e ca a pr´tons; isso justifica o fato da fun¸˜o de onda ser antissim´trica em rela¸˜o intercˆmbio o ca e ca a completo dos pr´tons. No parahidrogˆnio a fun¸˜o de onda tamb´m ´ antissim´trica em o e ca e e e rela¸˜o ao intercˆmbio completo dos dois pr´tons, sendo antissim´trica em rela¸˜o ao ca a o e ca intercˆmbio dos spins dos pr´tons e sim´trica com respeito ao intercˆmbio das suas a o e a coordenadas