Física de partículas: Força Nuclear Danilo Cardoso Rodrigues Luiz Osvaldo Botelho

Força entre nucleons A força nuclear pode ser entendida como a interação entre os nucleons (prótons/prótons, prótons/nêutrons, nêutrons/nêutrons).

Características Gerais: As forças nucleônicas são fortes; Curto alcance; Sempre atrativas (independem da carga elétrica); Saturam-se;

Mais detalhes... Para obtermos mais detalhes sobre as características da força nuclear devemos partir de um sistema ligado simples; O sistema nuclear ligado mais simples encontrado na natureza é o Dêuteron: ²H

Dêuteron Formado de um próton e um nêutron ligados pela força nucleônica; Alguns dados obtidos experimentalmente: Energia de ligação: DE = 2,22 MeV Spin nuclear: i = 1 Paridade nuclear: positiva Momento dipolar magnético: m = +0,857 mn Momento quadrupolar elétrico: q = 2,7.10-31 m2 Raio a meia altura da distribuição de carga: a = 2,1 F

Spin nuclear do dêuteron Nunca foi observado um spin nuclear nulo para o dêuteron. Por que? Uma possível explicação é que a força nuclear depende da orientação dos spins dos nucleons;

Evidência qualitativa Uma evidência qualitativa da hipótese de que a força nuclear depende da orientação dos spins dos nucleons é o fato de não encontrarmos na natureza um sistema ligado de dois prótons ou dois nêutrons Princípio de exclusão de Pauli

Limitações Existe uma grande dificuldade para descrever o núcleo através da equação de Shröedinger, pois além de ter todas as dificuldades já sabidas para a descrição de átomos e moléculas temos ainda agravantes, como o fato de se tratar de um problema de muitos corpos (difícil de ser tratato), e ainda o fato de que não existe uma forma analítica para descrever a interação nuclear.

Interações fundamentais – Teoria de Yukawa Teoria de Yukawa: Força nuclear proveniente da troca de partículas entre os nucleons, fez isso baseado na interpretação quântica para a interação eletrostática.

Interpretação quantica para força eletrostatica Diagrama de Faynman: Dois elétrons interagem trocando fóton virtual

Propósta de yukawa: Troca de mésons entre os nucleons (Interação de curto alcance que explica a estabilidade atómica) O nome mésons veio do fato dessa partícula ter massa entre a do elétron e o próton. A vida desta partícula é muito curta, é de apenas 1 Bilhonésimo de segundo.(Ocorre uma violação da concervação da energia)

O méson é detectado Com esta proposição, diversos cientistas passaram a fazer experiências com a finalidade de detectar esta partícula mediadora (méson). Inicialmente encontraram uma partícula que parecia atender os pressupostos teóricos, entretanto a partícula encontrada não poderia ser o méson de Yukawa porque essas partículas interagiam muito pouco com a matéria. Tempos mais tarde um grupo de cientistas, entre eles o brasileiro César Lattes, descobriram um outro tipo de méson que “decaía” nos méson que já haviam sido identificados. Os mésons primários, mais pesados, foram denominados méson PI ou píon, enquanto os mésons secundários são chamados de mésons mi ou múon.

Interação forte Existe uma interação forte que é ainda mais elementar do que a interação entre nucleons. Esta interação é dada entre os quarks, partículas que compõe os hádrons (dentre eles, prótons e nêutrons), esta interpretação é explicada pela cromodinâmica quântica. A força forte seria então uma troca de gluons entre os quarks.

Forças fundamentais da Natureza Força Forte; Força Fraca; Força Eletromagnética; Força Gravitacional;

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