Aplicaciones de la física nuclear y partículas elementales
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Aplicaciones de la física nuclear
Desde el descubrimiento del núcleo atómico por Rutherford en 1905 y del neutrón por Chadwick en 1932, el avance del conocimiento del núcleo atómico ha conllevado importantes desarrollos en varios campos científicos como son la producción de energía y el uso médico e industrial de la energía nuclear.
Reactores de fisión
Los reactores de fisión son instalaciones en que se produce energía al romper (fisionar) núcleos pesados como el U235. Este proceso libera mucha energía (unos 200 MeV por cada núcleo fisionado) y se aprovecha para calentar agua cuyo vapor mueve una turbina que genera corriente eléctrica.
La principal ventaja es que no emite gases de efecto invernadero y el principal inconveniente es que los núcleos hijos producidos en cada fisión son altamente radiactivos.
Reactores de fusión
Los reactores de fusión, actualmente en desarrollo e investigación, se basan en la producción de energía al unir (fusionar) dos núcleos muy ligeros, como deuterio (D) y tritio (T), formando un tercero algo más pesado, como He4. La principal ventaja es que apenas se emiten residuos radiactivos y el inconveniente es que para producir la fusión se necesitan temperaturas de cientos de millones de grados lo que dificulta extremadamente el diseño y construcción del reactor.
Aplicaciones médicas
Las radiaciones pueden utilizarse para diagnosticar ciertas enfermedades (radiodiagnóstico) y para tratar algunas enfermedades cancerosas (radioterapia).
Partículas elementales
Los atomistas de la antigua Grecia intuyeron que el universo estaba compuesto de elementos indivisibles que llamaron “átomos”. En el siglo XIX la teoría atómica permitió explicar las reacciones químicas y el comportamiento de los gases con un modelo de átomo indivisible.
Más tarde se demostró que el átomo está formado por protones y neutrones en el núcleo, y electrones en la corteza. Pero esta estructura atómica no podía explicar fenómenos como la desintegración radiactiva, de manera que se fueron proponiendo y descubriendo otras partículas (en rayos cósmicos y en aceleradores de partículas) hasta llegar a la teoría actual, llamada “modelo estándar”.
Modelo estándar
Según el modelo estándar de la física de partículas, la materia está formada por 12 partículas elementales (no compuestas de otras más simples), que se clasifican en dos grupos: Quarks y Leptones.
Naturaleza de la luz. Dualidad onda-corpúsculo
Hasta el principio del siglo XX había dos teorías contrapuestas para explicar la naturaleza de la luz que parecían incompatibles entre sí: la teoría corpuscular, que considera que la luz está compuesta de partículas (o corpúsculos), y la teoría ondulatoria, que defiende que la luz se comporta como una onda.
La física moderna tuvo que introducir la dualidad onda-corpúsculo, admitiendo que la luz posee simultáneamente cualidades ondulatorias y corpusculares.