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Dosimetría de radiación

¿Qué es la definición de dispersión de Compton? – Definición

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Definición: La dispersión de Compton es la dispersión inelástica o no clásica de un fotón por una partícula cargada, generalmente un electrón. Dosimetría de radiación

Dispersión de Compton

Características clave de la dispersión de Compton

  • La dispersión de Compton domina a las energías intermedias.
  • Es la dispersión de fotones por electrones atómicos.  
  • Los fotones experimentan un cambio de longitud de onda llamado cambio de Compton.
  • La energía transferida al electrón de retroceso puede variar de cero a una gran fracción de la energía incidente de rayos gamma

Definición de dispersión de Compton

Dispersión de Compton
En la dispersión de Compton, el fotón de rayos gamma incidente se desvía a través de un ángulo Θ con respecto a su dirección original. Esta desviación da como resultado una disminución de la energía (disminución de la frecuencia del fotón) del fotón y se denomina efecto Compton.
Fuente: hyperphysics.phy-astr.gsu.edu

La dispersión de Compton es la dispersión inelástica o no clásica de un fotón (que puede ser un fotón de rayos X o rayos gamma ) por una partícula cargada, generalmente un electrón. En la dispersión de Compton, el fotón de rayos gamma incidente se desvía a través de un ángulo Θ con respecto a su dirección original. Esta desviación da como resultado una disminución de la energía (disminución de la frecuencia del fotón) del fotón y se denomina efecto Compton . El fotón transfiere una porción de su energía al electrón de retroceso . La energía transferida al electrón de retroceso puede variar de cero a una gran fracción de la energía incidente de rayos gamma, porque todos los ángulos de dispersión son posibles. La dispersión de Compton fue observada por AHCompton en 1923en la Universidad de Washington en St. Louis. Compton ganó el Premio Nobel de Física en 1927 por esta nueva comprensión sobre la naturaleza de las partículas de los fotones.

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Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.

¿Qué es la sección transversal del efecto fotoeléctrico? Definición

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A valores pequeños de energía de rayos gamma domina el efecto fotoeléctrico. La curva de la sección transversal tiene discontinuidades agudas. Sección transversal del efecto fotoeléctrico

Efecto fotoeléctrico

Secciones transversales de efecto fotoeléctrico

A valores pequeños de energía de rayos gamma domina el efecto fotoeléctrico . El mecanismo también se mejora para materiales de alto número atómico Z. No es simple derivar la expresión analítica para la probabilidad de absorción fotoeléctrica de rayos gamma por átomo en todos los rangos de energías de rayos gamma. La probabilidad de absorción fotoeléctrica por unidad de masa es aproximadamente proporcional a:

τ (fotoeléctrico) = constante x Z N / E 3.5

donde Z es el número atómico, el exponente n varía entre 4 y 5. E es la energía del fotón incidente. La proporcionalidad a las potencias más altas del número atómico Z es la razón principal para usar materiales con alto contenido de Z, como plomo o uranio empobrecido en escudos de rayos gamma. Aunque la probabilidad de absorción fotoeléctrica del fotón gamma disminuye, en general, con el aumento del fotón energía, hay discontinuidades bruscas en la curva de la sección transversal. Estos se llaman «bordes de absorción»y corresponden a las energías de unión de los electrones de las capas unidas a los átomos. Para los fotones con la energía justo por encima del borde, la energía del fotón es suficiente para experimentar la interacción fotoeléctrica con el electrón de la capa unida, digamos K-shell. La probabilidad de tal interacción es justo por encima de este borde, mucho mayor que la de los fotones de energía ligeramente por debajo de este borde. Para los fotones gamma por debajo de este borde, la interacción con el electrón de la capa K es energéticamente imposible y, por lo tanto, la probabilidad cae abruptamente. Estos bordes se producen también en las energías de unión de los electrones de otras capas (L, M, N … ..).

Corte transversal de efecto fotoeléctrico.

Corte transversal de efecto fotoeléctrico.

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¿Qué es la definición de efecto fotoeléctrico? Definición

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Definición de efecto fotoeléctrico. En el efecto fotoeléctrico, un fotón experimenta una interacción con un electrón que está unido a un átomo. Dosimetría de radiación

Efecto fotoeléctrico

  • El efecto fotoeléctrico domina a bajas energías de rayos gamma .
  • El efecto fotoeléctrico conduce a la emisión de fotoelectrones de la materia cuando la luz ( fotones ) brilla sobre ellos.
  • La energía máxima que puede recibir un electrón en cualquier interacción es hν .
  • Los electrones solo son emitidos por el efecto fotoeléctrico si el fotón alcanza o excede un umbral de energía .
  • Un electrón libre (por ejemplo, de una nube atómica) no puede absorber toda la energía del fotón incidente. Esto es resultado de la necesidad de conservar tanto el impulso como la energía.
  • La sección transversal para la emisión de n = 1 (K-shell) fotoelectrones es mayor que la de n = 2 (L-shell) fotoelectrones. Esto es el resultado de la necesidad de conservar el impulso y la energía.

Definición de efecto fotoeléctrico

En el efecto fotoeléctrico, un fotón experimenta una interacción con un electrón que está unido a un átomo. En esta interacción, el fotón incidente desaparece por completo y el átomo expulsa un fotoelectrón energético de una de sus capas unidas . La energía cinética del fotoelectrón expulsado (E e ) es igual a la energía del fotón incidente (hν) menos la energía de unión del fotoelectrón en su capa original (E b ).

E e = hν-E b

Por lo tanto, los fotoelectrones solo son emitidos por el efecto fotoeléctrico si el fotón alcanza o excede un umbral de energía , la energía de unión del electrón, la función de trabajo del material. Para los rayos gamma con energías de más de cientos keV, el fotoelectrón se lleva la mayor parte de la energía del fotón incidente – hν. Después de una interacción fotoeléctrica, se crea un átomo absorbente ionizado con una vacante en una de sus capas unidas. Esta vacante se llenará rápidamente con un electrón de un caparazón con una energía de unión más baja (otras capas) o mediante la captura de un electrón libre del material. La reorganización de los electrones de otras capas crea otra vacante, que, a su vez, es ocupada por un electrón de una capa de energía de unión aún más baja. Por lo tanto, también se puede generar una cascada de rayos X más característicos . La probabilidad de emisión de rayos X característica disminuye a medida que disminuye el número atómico del absorbedor. A veces, se produce la emisión de un electrón Auger.

Efecto fotoeléctrico con fotones del espectro visible en la placa de potasio - umbral de energía - 2eV

Efecto fotoeléctrico con fotones del espectro visible en la placa de potasio – umbral de energía – 2eV

Absorción gamma por un átomo. Fuente: laradioactivite.com/

 

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¿Qué es Albert Einstein y el efecto fotoeléctrico? Definición

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En el artículo sobre el efecto fotoeléctrico, Albert Einstein resolvió la paradoja describiendo la luz como compuesta de cuantos discretos. Albert Einstein y el efecto fotoeléctrico. Dosimetría de radiación

Descubrimiento del efecto fotoeléctrico

El fenómeno de que una superficie (típicamente metales alcalinos) cuando se expone a la radiación electromagnética (luz visible) emite electrones, fue descubierta por Hertz y Hallwachs en 1887 durante experimentos con un generador de chispas. Hertz descubrió que la sensibilidad de su dispositivo de chispa se puede aumentar mediante la exposición a la luz visible o ultravioleta y que la luz obviamente tenía algún efecto eléctrico. No siguió investigando este efecto. Poco después del descubrimiento de Hertz en 1899, el físico inglés JJThomson mostró que la luz ultravioleta, que cae sobre la superficie del metal, desencadena la emisión de electrones desde la superficie. En 1902, el físico húngaro Philipp Lenard realizó las primeras mediciones cuantitativas del efecto fotoeléctrico.. Observó que la energía de los electrones emitidos individuales aumentaba con la frecuencia de la luz (que está relacionada con el color).

Si bien esto es interesante, es difícilmente explicable por la teoría clásica de la radiación electromagnética que supone la existencia de un medio estacionario (el éter luminífero) a través del cual se propaga la luz. Investigaciones posteriores sobre el efecto fotoeléctrico resultan en el hecho de que estas exploraciones no se ajustaban a la teoría clásica de la radiación electromagnética. En 1905, Albert Einstein publicó cuatro documentos innovadores sobre el efecto fotoeléctrico , el movimiento browniano , la relatividad especial y la equivalencia de masa y energía. Estos artículos fueron publicados en la revista Annalen der Physiky contribuyó significativamente a la fundación de la física moderna. En el documento sobre el efecto fotoeléctrico ( «En un punto de vista heurístico sobre la producción y transformación de la luz» ) resolvió la paradoja describiendo la luz como compuesta de cuantos discretos (en alemán: das Lichtquant), en lugar de ondas continuas. Esta teoría fue construida. según la teoría de la radiación del cuerpo negro de Max Planck, que supone que la energía luminosa puede ser absorbida o emitida solo en cantidades discretas, llamadas cuantos . La energía del fotón en cada cuanto de luz es igual a su frecuencia (ν) multiplicada por una constante conocida como la constante de Planck (h) , o alternativamente, usando la longitud de onda (λ) y la velocidad de la luz (c) :

E = hc / λ = hν

Cada fotón por encima de una frecuencia umbral (específica para cada material) tiene la energía necesaria para expulsar un solo electrón, creando el efecto observado. La teoría de Einstein predice que la energía cinética máxima del electrón emitido depende solo de la frecuencia de la luz incidente y no de su intensidad . Brillar el doble de luz (alta intensidad) da como resultado el doble de fotones y la liberación de más electrones, pero la energía cinética máxima de esos electrones individuales sigue siendo la misma. La experimentación en el efecto fotoeléctrico fue llevada a cabo ampliamente por Robert Millikan en 1915, Robert Millikan demostró que la predicción de Einstein era correcta. Este descubrimiento contribuyó a la revolución cuántica en física y le valió a Einstein el Premio Nobel de Física en 1921.

Efecto fotoeléctrico con fotones del espectro visible en la placa de potasio - umbral de energía - 2eV

Efecto fotoeléctrico con fotones del espectro visible en la placa de potasio – umbral de energía – 2eV

el éter luminífero

El éter luminífero. Se planteó la hipótesis de que la Tierra se mueve a través de un «medio» de éter que transporta la luz. Ha sido reemplazado en la física moderna por la teoría de la relatividad y la teoría cuántica.
Fuente: wikipedia.org

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¿Qué es la fuerza fuerte frente a la fuerza electromagnética? Definición

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La fuerza fuerte y la fuerza electromagnética son dos las cuatro fuerzas fundamentales. Ellos son muy diferentes. Este artículo resume estas diferencias.

Interacción fuerte – Fuerza fuerte

La  interacción fuerte  o  fuerza fuerte  es una de las  cuatro fuerzas fundamentales  e implica el intercambio de los bosones medidores de vectores conocidos como  gluones . En general, la  interacción fuerte  es una interacción muy complicada, porque varía significativamente con la distancia. La fuerza nuclear fuerte mantiene unida la mayoría de la materia ordinaria porque confina los  quarks  en   partículas de hadrón como el  protón  y el  neutrón . Además, la fuerza fuerte es la fuerza que puede mantener un núcleo unido contra las enormes fuerzas de repulsión ( fuerza electromagnética) de los protones es realmente fuerte. Desde este punto de vista, tenemos que distinguir entre:

  • Fuerza fuerte fundamental. La fuerza fuerte fundamental, o la fuerza fuerte, es una fuerza de rango muy corto (menos de aproximadamente 0.8 fm, el radio de un nucleón), que actúa  directamente entre quarks . Esta fuerza  mantiene unidos  a los quarks para formar protones, neutrones y otras partículas de hadrones. La fuerte interacción está mediada por el intercambio de partículas sin masa llamadas gluones que actúan entre quarks, antiquarks y otros gluones.
  • Fuerza residual fuerte. La fuerza fuerte residual, también conocida como la  fuerza nuclear , es una fuerza de muy corto alcance (aproximadamente 1 a 3 fm), que actúa para  mantener los neutrones y protones juntos  en los núcleos. En los núcleos, esta fuerza actúa contra la enorme fuerza electromagnética repulsiva de los protones. El término residual está asociado con el hecho, es el residuo de la interacción fundamental fuerte entre los quarks que forman los protones y los neutrones. La fuerza fuerte residual actúa indirectamente a través de los  mesones virtuales π y ρ , que transmiten la fuerza entre los nucleones que mantienen unido el núcleo.

Interacción electromagnética – Fuerza electromagnética

La  fuerza electromagnética  es la fuerza responsable de todos los procesos electromagnéticos. Actúa entre partículas cargadas eléctricamente. Es una fuerza de rango infinito, mucho  más fuerte que la fuerza gravitacional , obedece la ley del cuadrado inverso, pero ni la electricidad ni el magnetismo se suman en la forma en que lo hace la fuerza gravitacional. Como hay cargas positivas y negativas (polos), estas cargas tienden a cancelarse entre sí. El electromagnetismo incluye la fuerza electrostática que actúa entre las partículas cargadas en reposo, y el efecto combinado de las fuerzas eléctricas y magnéticas que actúan entre las partículas cargadas que se mueven entre sí.

El  fotón , el cuanto de radiación electromagnética , es una partícula elemental, que es el portador de la fuerza de la fuerza electromagnética. Los fotones son bosones medidores  que no tienen carga eléctrica ni masa en reposo y una unidad de giro. Común a todos los fotones es  la velocidad de la luz , la constante universal de la física. En el espacio vacío, el fotón se mueve a c ( la velocidad de la luz – 299 792 458 metros por segundo ).

Las fuerzas entre partículas estáticamente cargadas eléctricamente se rigen por la  ley de Coulomb . La Ley de Coulomb  se puede usar para calcular la fuerza entre partículas cargadas (por ejemplo, dos protones). La fuerza electrostática es directamente proporcional a las cargas eléctricas de las dos partículas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las partículas. La Ley de Coulomb se establece como la siguiente ecuación.

Tanto la ley de Coulomb como la fuerza magnética se resumen en la ley de fuerza de Lorentz. Fundamentalmente, las fuerzas magnéticas y eléctricas son manifestaciones de una fuerza de intercambio que implica el intercambio de fotones.

La fuerza electromagnética juega un papel importante en la determinación de las propiedades internas de la mayoría de los objetos encontrados en la vida diaria. Las propiedades químicas de los átomos y las moléculas están determinadas por el número de protones, de hecho, por el número y la disposición de los  electrones .

Fuerza fuerte vs fuerza electromagnética

Interacciones fundamentales y fuerzas fundamentales

 

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¿Qué es la fuerza fundamental de la naturaleza? Cuatro fuerzas fundamentales: definición

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Cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. Generalmente, estas fuerzas gobiernan cómo interactúan las partículas y también los objetos macroscópicos y cómo se descomponen ciertas partículas. Dosimetría de radiación

En física, las  interacciones fundamentales , también conocidas como  fuerzas fundamentales , son interacciones entre partículas elementales que no parecen ser reducibles a interacciones más básicas. Estas interacciones gobiernan cómo interactúan las partículas y también los objetos macroscópicos y cómo se descomponen ciertas partículas. En general, se pueden clasificar en una de las  cuatro fuerzas fundamentales :

Interacción fuerte – Fuerza fuerte

La  interacción fuerte  o  fuerza fuerte  es una de las  cuatro fuerzas fundamentales  e implica el intercambio de los bosones medidores de vectores conocidos como  gluones . En general, la  interacción fuerte  es una interacción muy complicada, porque varía significativamente con la distancia. La fuerza nuclear fuerte mantiene unida la mayor parte de la materia ordinaria porque confina los  quarks  en  partículas de hadron como el  protón  y el  neutrón . Además, la fuerza fuerte es la fuerza que puede mantener un núcleo unido contra las enormes fuerzas de repulsión ( fuerza electromagnética) de los protones es realmente fuerte. Desde este punto de vista, tenemos que distinguir entre:

  • Fuerza fuerte fundamental. La fuerza fuerte fundamental, o la fuerza fuerte, es una fuerza de rango muy corto (menos de aproximadamente 0.8 fm, el radio de un nucleón), que actúa  directamente entre quarks . Esta fuerza  mantiene unidos  a los quarks para formar protones, neutrones y otras partículas de hadrones. La fuerte interacción está mediada por el intercambio de partículas sin masa llamadas gluones que actúan entre quarks, antiquarks y otros gluones.
  • Fuerza residual fuerte. La fuerza fuerte residual, también conocida como la  fuerza nuclear , es una fuerza de muy corto alcance (aproximadamente 1 a 3 fm), que actúa para  mantener a los neutrones y protones juntos  en los núcleos. En los núcleos, esta fuerza actúa contra la enorme fuerza electromagnética repulsiva de los protones. El término residual está asociado con el hecho, es el residuo de la interacción fundamental fuerte entre los quarks que forman los protones y los neutrones. La fuerza fuerte residual actúa indirectamente a través de los  mesones virtuales π y ρ , que transmiten la fuerza entre los nucleones que mantienen unido el núcleo.

Interacción débil – Fuerza débil

La  interacción débil  o  fuerza débil  es una de las  cuatro fuerzas fundamentales  e implica el intercambio de los bosones de vector intermedio, el W y el Z. Dado que estos bosones son muy masivos (del orden de 80 GeV, el  principio de incertidumbre  dicta un rango de aproximadamente 10-18 metros, que es menor que el diámetro de un protón. Como resultado, la  interacción débil  se produce solo a distancias subatómicas muy pequeñas.

La interacción débil responsable de algunos fenómenos nucleares, como  la desintegración beta , que se puede entender en términos de la fuerza débil que opera en los  quarks  dentro del  neutrón . Uno de los dos quarks abajo se transforma en un quark arriba por la emisión de un W –  Higgs (se lleva una carga negativa). El W –  Higgs luego se desintegra en un  partícula beta  y un  antineutrino . Este proceso es equivalente al proceso, en el que un neutrino interactúa con un neutrón.

interacción débil - fuerza débil

Interacción electromagnética – Fuerza electromagnética

La  fuerza electromagnética  es la fuerza responsable de todos los procesos electromagnéticos. Actúa entre partículas cargadas eléctricamente. Es una fuerza de rango infinito, mucho  más fuerte que la fuerza gravitacional , obedece la ley del cuadrado inverso, pero ni la electricidad ni el magnetismo se suman en la forma en que lo hace la fuerza gravitacional. Como hay cargas positivas y negativas (polos), estas cargas tienden a cancelarse entre sí. El electromagnetismo incluye la fuerza electrostática que actúa entre las partículas cargadas en reposo, y el efecto combinado de las fuerzas eléctricas y magnéticas que actúan entre las partículas cargadas que se mueven entre sí.

El  fotón , el cuanto de radiación electromagnética , es una partícula elemental, que es el portador de la fuerza de la fuerza electromagnética. Los fotones son bosones medidores  que no tienen carga eléctrica ni masa en reposo y una unidad de giro. Común a todos los fotones es  la velocidad de la luz , la constante universal de la física. En el espacio vacío, el fotón se mueve a c ( la velocidad de la luz – 299 792 458 metros por segundo ).

Las fuerzas entre partículas estáticamente cargadas eléctricamente se rigen por la  ley de Coulomb . La Ley de Coulomb  se puede usar para calcular la fuerza entre partículas cargadas (por ejemplo, dos protones). La fuerza electrostática es directamente proporcional a las cargas eléctricas de las dos partículas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre las partículas. La Ley de Coulomb se establece como la siguiente ecuación.

Tanto la ley de Coulomb como la fuerza magnética se resumen en la ley de fuerza de Lorentz. Fundamentalmente, las fuerzas magnéticas y eléctricas son manifestaciones de una fuerza de intercambio que implica el intercambio de fotones.

La fuerza electromagnética juega un papel importante en la determinación de las propiedades internas de la mayoría de los objetos encontrados en la vida diaria. Las propiedades químicas de los átomos y las moléculas están determinadas por el número de protones, de hecho, por el número y la disposición de los  electrones .

Interacción Gravitacional – Fuerza Gravitacional

La gravedad fue la primera fuerza que se investigó científicamente. La fuerza gravitacional fue descrita sistemáticamente por Isaac Newton en el siglo XVII. Newton declaró que la fuerza gravitacional actúa entre todos los objetos que tienen masa (incluidos los objetos que van desde átomos y fotones, hasta planetas y estrellas) y es directamente proporcional a las masas de los cuerpos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre los cuerpos. Como la energía y la masa son equivalentes , todas las formas de energía (incluida la luz) causan gravitación y están bajo su influencia. El rango de esta fuerza es ∞ y es más débil que las otras fuerzas. Esta relación se muestra en la ecuación a continuación.

La ecuación ilustra que cuanto mayor es la masa de los objetos o menor es la distancia entre los objetos, mayor es la fuerza gravitacional . Entonces, aunque las masas de nucleones son muy pequeñas, el hecho de que la distancia entre nucleones sea extremadamente corta puede hacer que la fuerza gravitacional sea significativa. La fuerza gravitacional entre dos protones que están separados por una distancia de 10-20 metros es de aproximadamente 10-24 newtons. La gravedad es la más débil de las cuatro fuerzas fundamentales de la física, aproximadamente 10 38 veces más débil que la fuerza fuerte. Por otro lado, la gravedad es aditiva.. Cada partícula de materia que colocas en un bulto contribuye a la gravedad general general del bulto. Como también es una fuerza de rango muy largo, es una fuerza dominante a escala macroscópica, y es la causa de la formación, forma y trayectoria (órbita) de los cuerpos astronómicos.

Cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza

Interacciones fundamentales y fuerzas fundamentales

 

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¿Qué es Strong Force vs Weak Force? Definición

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La fuerza fuerte y la fuerza débil son dos las cuatro fuerzas fundamentales. Ellos son muy diferentes. Este artículo resume estas diferencias.

Interacción fuerte – Fuerza fuerte

La  interacción fuerte  o  fuerza fuerte  es una de las  cuatro fuerzas fundamentales  e implica el intercambio de los bosones medidores de vectores conocidos como  gluones . En general, la  interacción fuerte  es una interacción muy complicada, porque varía significativamente con la distancia. La fuerza nuclear fuerte mantiene unida la mayoría de la materia ordinaria porque confina los  quarks  en   partículas de hadrón como el  protón  y el  neutrón . Además, la fuerza fuerte es la fuerza que puede mantener un núcleo unido contra las enormes fuerzas de repulsión ( fuerza electromagnética) de los protones es realmente fuerte. Desde este punto de vista, tenemos que distinguir entre:

  • Fuerza fuerte fundamental. La fuerza fuerte fundamental, o la fuerza fuerte, es una fuerza de rango muy corto (menos de aproximadamente 0.8 fm, el radio de un nucleón), que actúa  directamente entre quarks . Esta fuerza  mantiene unidos  a los quarks para formar protones, neutrones y otras partículas de hadrones. La fuerte interacción está mediada por el intercambio de partículas sin masa llamadas gluones que actúan entre quarks, antiquarks y otros gluones.
  • Fuerza residual fuerte. La fuerza fuerte residual, también conocida como la  fuerza nuclear , es una fuerza de muy corto alcance (aproximadamente 1 a 3 fm), que actúa para  mantener los neutrones y protones juntos  en los núcleos. En los núcleos, esta fuerza actúa contra la enorme fuerza electromagnética repulsiva de los protones. El término residual está asociado con el hecho, es el residuo de la interacción fundamental fuerte entre los quarks que forman los protones y los neutrones. La fuerza fuerte residual actúa indirectamente a través de los  mesones virtuales π y ρ , que transmiten la fuerza entre los nucleones que mantienen unido el núcleo.

Interacción débil – Fuerza débil

La  interacción débil  o  fuerza débil  es una de las  cuatro fuerzas fundamentales  e implica el intercambio de los bosones vectoriales intermedios, el W y el Z. Dado que estos bosones son muy masivos (del orden de 80 GeV, el  principio de incertidumbre  dicta un rango de aproximadamente 10-18 metros, que es menor que el diámetro de un protón. Como resultado, la  interacción débil  tiene lugar solo a distancias subatómicas muy pequeñas.

La interacción débil responsable de algunos fenómenos nucleares como  la desintegración beta , que puede entenderse en términos de la fuerza débil que opera en los  quarks  dentro del  neutrón . Uno de los dos quarks abajo se transforma en un quark arriba por la emisión de un W –  Higgs (se lleva una carga negativa). El W –  Higgs luego se desintegra en un  partícula beta  y un  antineutrino . Este proceso es equivalente al proceso, en el que un neutrino interactúa con un neutrón.

interacción débil - fuerza débil

Fuerza fuerte vs fuerza débil

Interacciones fundamentales y fuerzas fundamentales

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Qué es fuerte – Débil – Electromagnético – Fuerza gravitacional – Definición

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Fuerte – Débil – Electromagnético – Fuerza gravitacional. En general, estas interacciones entre partículas elementales se conocen como las fuerzas fundamentales de la naturaleza. Dosimetría de radiación

En física, las  interacciones fundamentales , también conocidas como  fuerzas fundamentales , son interacciones entre partículas elementales que no parecen ser reducibles a interacciones más básicas. Estas interacciones rigen cómo interactúan las partículas y también los objetos macroscópicos y cómo se descomponen ciertas partículas. En general, se pueden clasificar en una de las  cuatro fuerzas fundamentales :

Interacción fuerte – Fuerza fuerte

La  interacción fuerte  o  fuerza fuerte  es una de las  cuatro fuerzas fundamentales  e implica el intercambio de los bosones medidores de vectores conocidos como  gluones . En general, la  interacción fuerte  es una interacción muy complicada, porque varía significativamente con la distancia. La fuerza nuclear fuerte mantiene unida la mayoría de la materia ordinaria porque confina los  quarks  en   partículas de hadrón como el  protón  y el  neutrón . Además, la fuerza fuerte es la fuerza que puede mantener un núcleo unido contra las enormes fuerzas de repulsión ( fuerza electromagnética ) de los protones que es realmente fuerte.

Interacción débil – Fuerza débil

La  interacción débil  o  fuerza débil  es una de las  cuatro fuerzas fundamentales  e implica el intercambio de los bosones de vector intermedio, el W y el Z. Dado que estos bosones son muy masivos (del orden de 80 GeV, el  principio de incertidumbre  dicta un rango de aproximadamente 10-18 metros, que es menor que el diámetro de un protón. Como resultado, la  interacción débil  tiene lugar solo a distancias subatómicas muy pequeñas. La interacción débil responsable de algunos fenómenos nucleares como  la desintegración beta , que puede ser entendido en términos de la fuerza débil que opera en los  quarks  dentro del  neutrón .

Interacción electromagnética – Fuerza electromagnética

La  fuerza electromagnética  es la fuerza responsable de todos los procesos electromagnéticos. Actúa entre partículas cargadas eléctricamente. Es una fuerza de rango infinito, mucho  más fuerte que la fuerza gravitacional , obedece la ley del cuadrado inverso, pero ni la electricidad ni el magnetismo se suman en la forma en que lo hace la fuerza gravitacional. Como hay cargas positivas y negativas (polos), estas cargas tienden a cancelarse entre sí. El electromagnetismo incluye la fuerza electrostática que actúa entre las partículas cargadas en reposo, y el efecto combinado de las fuerzas eléctricas y magnéticas que actúan entre las partículas cargadas que se mueven entre sí.

Interacción Gravitacional – Fuerza Gravitacional

La gravedad fue la primera fuerza que se investigó científicamente. La fuerza gravitacional fue descrita sistemáticamente por Isaac Newton en el siglo XVII. Newton declaró que la fuerza gravitacional actúa entre todos los objetos que tienen masa (incluidos los objetos que van desde átomos y fotones, hasta planetas y estrellas) y es directamente proporcional a las masas de los cuerpos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre los cuerpos. Como la energía y la masa son equivalentes , todas las formas de energía (incluida la luz) causan gravitación y están bajo su influencia. El rango de esta fuerza es ∞ y es más débil que las otras fuerzas.

Fuerte – Débil – Electromagnético – Fuerza gravitacional

Interacciones fundamentales y fuerzas fundamentales

 

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¿Qué es la radiación visible e invisible? – Definición

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En general, la radiación electromagnética puede dividirse en una porción visible e invisible del espectro electromagnético. Radiación visible e invisible

En general, la radiación electromagnética puede dividirse en una porción visible e invisible del espectro electromagnético. La luz es radiación electromagnética dentro de una cierta porción del espectro electromagnético. La palabra generalmente se refiere a la luz visible , que es el espectro visible que es visible para el ojo humano. La luz visible generalmente se define como tener longitudes de onda en el rango de 400 a 700 nanómetros (nm).

La radiación electromagnética en la región de luz visible consiste en cuantos (llamados fotones ) que están en el extremo inferior de las energías que son capaces de causar excitación electrónica dentro de las moléculas, lo que conduce a cambios en el enlace o la química de la molécula. Los fotones se clasifican de acuerdo con las energías de las ondas de radio de baja energía y la radiación infrarroja, a través de la luz visible, hasta los rayos X de alta energía  y los rayos gamma .

En el extremo inferior del espectro de luz visible, la radiación electromagnética se vuelve invisible para los humanos (infrarrojos) porque sus fotones ya no tienen suficiente energía individual para causar un cambio molecular duradero (un cambio en la conformación) en la molécula visual de la retina en la retina humana. cuyo cambio desencadena la sensación de visión.

NASA - Espectro electromagnético
Fuente: Recorrido por el espectro electromagnético www.nasa.gov

Radiación invisible

Toda la radiación electromagnética, excepto la luz visible (una banda muy estrecha) es invisible. La radiación invisible incluye ondas de radio, infrarrojos, UV, microondas y radiación gamma. Además, la radiación alfa y beta , así como los «rayos catódicos», todos los cuales son corrientes de partículas, son invisibles .

Cabe destacar que ni la radiación invisible es completamente invisible para el ojo humano. Un tema relacionado es el de los fenómenos visuales de rayos cósmicos , en el que los astronautas pueden ver destellos de luz , que probablemente se deben a las partículas individuales de rayos cósmicos que interactúan con sus ojos. Los investigadores creen que estos destellos de luz percibidos específicamente por los astronautas en el espacio se deben a los rayos cósmicos (partículas cargadas de alta energía desde más allá de la atmósfera de la Tierra), aunque se desconoce el mecanismo exacto.

El peligro de la radiación ionizante radica en el hecho de que la radiación es invisible y no es directamente detectable por los sentidos humanos. La gente no puede ver ni sentir radiación, pero deposita energía en las moléculas de material. La energía se transfiere en pequeñas cantidades para cada interacción entre la radiación y una molécula y generalmente hay muchos tipos de interacciones. Por lo tanto, la única forma en que puede detectar y medir la radiación es usar instrumentos ( detectores de radiación ionizante ).

Detección de radiación invisible

cámara de ionización - principio básicoLos detectores de radiación ionizante constan de dos partes que generalmente están conectadas. La primera parte consiste en un material sensible, que consiste en un compuesto que experimenta cambios cuando se expone a la radiación. El otro componente es un dispositivo que convierte estos cambios en señales medibles.

En sus principios básicos de funcionamiento, la mayoría de los detectores de radiación ionizante siguen características similares. Los detectores de radiación ionizante constan de dos partes que generalmente están conectadas. La primera parte consiste en un material sensible , que consiste en un compuesto que experimenta cambios cuando se expone a la radiación. El otro componente es un dispositivo que convierte estos cambios en señales medibles.. Todos los detectores requieren que la radiación deposite parte de su energía en material sensible que forme parte del instrumento. La radiación ingresa al detector, interactúa con los átomos del material del detector y deposita algo de energía en el material sensible. Cada evento puede generar una señal, que puede ser un pulso, un agujero, una señal de luz, pares de iones en un gas y muchos otros. La tarea principal es generar suficiente señal, amplificarla y grabarla.

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Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.

¿Qué es el espectrómetro de esferas Bonner? Definición

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Un espectrómetro de neutrones de esfera de Bonner (BSS) consta de un detector de neutrones térmicos, un conjunto de capas esféricas de polietileno y dos capas de plomo opcionales de varios tamaños. Dosimetría de radiación

Los neutrones rápidos son neutrones de energía cinética mayor de 1 MeV (~ 15 000 km / s). En los reactores nucleares, estos neutrones generalmente se denominan neutrones de fisión. Los neutrones de fisión tienen una distribución de energía de Maxwell-Boltzmann con una energía media (para la fisión de 235U ) 2 MeV. Dentro de un reactor nuclear, los neutrones rápidos se reducen a las energías térmicas a través de un proceso llamado moderación de neutrones . Estos neutrones también son producidos por procesos nucleares como la fisión nuclear o reacciones (ɑ, n).

En general, hay muchos principios de detección y muchos tipos de detectores. Pero debe agregarse, la detección de neutrones rápidos es una disciplina muy sofisticada, ya que la sección transversal de los neutrones rápidos es mucho más pequeña que en el rango de energía para los neutrones lentos. Los neutrones rápidos a menudo se detectan primero moderándolos (desacelerándolos) a energías térmicas. Sin embargo, durante ese proceso se pierde la información sobre la energía original del neutrón, su dirección de viaje y el tiempo de emisión.

Espectrómetro Bonner Spheres

Existen varios métodos para detectar neutrones lentos, y pocos métodos para detectar neutrones rápidos. Por lo tanto, una técnica para medir neutrones rápidos es convertirlos en
neutrones lentos y luego medir los neutrones lentos. Uno de los métodos posibles se basa en las esferas de Bonner . El método fue descrito por primera vez en 1960 por Ewing y Tom W. Bonner y emplea detectores térmicos de neutrones (generalmente centelleadores inorgánicos como 6 LiI) integrados en esferas de moderación de diferentes tamaños.  Las esferas de Bonner se han utilizado ampliamente para la medición de espectros de neutrones con energías de neutrones que van desde térmicas hasta al menos 20 MeV. Un espectrómetro de neutrones de esfera de Bonner (BSS) consiste en un detector de neutrones térmicos, un conjunto de conchas esféricas de polietilenoy dos casquillos de plomo opcionales de varios tamaños. Para detectar neutrones térmicos se puede utilizar un detector 3 He o centelleadores inorgánicos como 6 LiI. Los centelleadores LiGlass son muy populares para la detección de neutrones térmicos. La ventaja de los centelleadores LiGlass es su estabilidad y su amplia gama de tamaños.

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