Física_Nuclear_ACQA

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1. Núcleons são partículas contidas no núcleo do átomo, a saber: prótons e nêutrons. 
2. Nêutrons térmicos são nêutrons que se movem lentamente por estarem em equilíbrio com o 
meio que os rodeia. 
Modelos são geralmente construídos na física com o intuito de descrever algum 
aspecto de um fenômeno observado na natureza. Um dos modelos que descrevem 
o núcleo atômico é conhecido como modelo da gota. Pesquise sobre esse modelo e 
explique qualitativamente o processo de fissão nuclear. 
Resolução: 
 
Uma breve história sobre o modelo nuclear coletivo 
 
De acordo com Holliday et al, Niels Bohr, formulou o modelo coletivo, os núcleons¹, 
movendo – se aleatoriamente no interior do núcleo, onde interagem fortemente 
entre si, como as moléculas em uma gota de líquido. 
Sabemos que dado núcleon colide frequentemente com outros núcleons no interior 
do núcleo, já que seu livre caminho médio é bem menor que o raio nuclear. O 
modelo coletivo permite correlacionar muitos fatos a respeito das massas e 
energias de ligação dos núcleos, para a explicar a fissão nuclear, além de facilitar a 
análise de um grande número de reações nucleares. 
A fissão nuclear apresentada em 1932, pelo físico inglês James Chadwick que 
descobriu o nêutron. Alguns anos mais tarde, o físico italiano Enrico Fermi, 
observou que, quando alguns elementos são bombardeados com nêutrons, outros 
elementos são produzidos. Fermi, havia previsto que nêutron, por não possuir 
carga elétrica, seria um projétil muito útil para estudar reações nucleares, já que, 
ao contrário do próton e da partícula alfa, não estaria sujeito a uma força repulsiva 
ao se aproximar do núcleo. 
No final da década de 1930, a física Lise Meitner e os químicos Otto Hahn e Fritz 
Strassmann, trabalhando em Berlim e continuando o trabalho de Fermi e 
colaboradores, expuseram soluções de sais de urânio a nêutrons térmicos² e 
descobriram que alguns produtos dessa interação eram radiotivos. Em 1939, um 
dos radionuclídeos foi identificado, sem sombra de dúvida, como o bário. Como era 
possível, admiraram – se Hahn e Strassmann, que a reação com um nêutron de um 
elemento pesado com o urâneo (Z= 92) pudesse produzir um elemento de massa 
moderada com o bário (Z= 56)? 
A solução para o enigma foi encontrada algumas semanas mais tarde por Meitner e 
seu sobrinho, Otto Frisch. Segundo os dois pesquisadores, o núcleo de urânio, 
depois de absorver um nêutron térmico, se dividia, com liberação de energia, em 
dois fragmentos aproximadamente iguais, um dos quais era o bário. Frisch chamou 
esse processo de fissão nuclear. 
 
 
 
 
Um modelo para fissão nuclear 
Conforme Holliday et al, logo depois da descoberta da fissão nuclear, Niels Bohr e 
John Archilbald Wheeler usaram o modelo coletivo do núcleo, citado acima, 
baseado em uma analogia entre o núcleo e uma gota de líquido carregada 
eletricamente, para explicar os principais aspectos do fenômeno. 
A figura 1, mostra os vários estágios do processo de fissão, de acordo com esse 
modelo. 
 
Figura 1 
Quando um núcleo pesado, como o 235U, absorve um nêutron térmico, como na 
figura 1a, o nêutron fica confinado em um poço de potencial associado à interação 
forte que age no interior do núcleo, como na figura 1b. Essa energia de excitação é 
igual à energia de ligação de nêutron capturado, que por sua vez, é igual à 
redução da energia de repouso do sistema núcleo-nêutron em consequência da 
captura do nêutron. 
As figuras 1c e 1d mostram que o núcleo, comportando-se como uma gota de 
líquido em oscilação, mais cedo ou mais tarde adquire um “pescoço” e começa a se 
separar entre duas “gotas” menores. Se a repulsão elétrica entre as duas “gotas” as 
afasta o suficiente para romper o pescoço, os dois fragmentos são arremessados 
em direções opostas, figuras 1e e 1f, o que constitui o processo de fissão 
propriamente dito. 
Esse modelo fornecia uma boa visão qualitativa do processo de fissão.