Física & Química

Física Nuclear – História, o que estuda, conceitos e principais teorias

Física Nuclear é a área da física responsável pelo estudo das reações e interações que ocorrem entre as partículas nos núcleos atômicos.

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A Física Nuclear é um ramo da Física especializada nos estudos das reações e transformações atômicas. Ou seja, as partículas que formam o átomo, como prótons e nêutrons, além das reações que ocorrem, são alguns dos pontos estudados por esta área física. A partir disso, fenômenos como fissão nuclear, fusão nuclear e o decaimento radioativo podem ser compreendidos de forma mais ampla.

Dentro do núcleo atômico, por exemplo, ocorrem algumas atividades que são estudadas pela Física Nuclear. Com isso, o estudo nuclear envolve diversas áreas da natureza e está presente em tratamentos médicos, como a radioterapia. Além disso, o desenvolvimento de tecnologias, produção de energia elétrica e detecção de radiação são possíveis por meio do avanço das técnicas nucleares.

Por meio desses estudos é possível desenvolver meios que melhorem a saúde, a agricultura e o meio ambiente. Outro ponto importante é o avanço na questão econômica de vários países. Isso porque, os estudos nucleares auxiliam no desenvolvimento de processos industriais, além de servirem no campo da eletricidade e da astronomia.

Mas afinal, como os estudos sobre a Física Nuclear iniciaram? Vamos descobrir!

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História da Física Nuclear

O início dos estudos sobre Física Nuclear, certamente, iniciaram quando a radioatividade foi descoberta, em 1896. A descoberta veio do físico francês Antoine Henri Becquerel. Os estudos, desde então, passaram por diversas evoluções e desenvolvimento, a começar pela criação do primeiro reator nuclear.

O reator foi construído durante o século XX, por volta de 1941. A principal função seria a fabricação da primeira bomba nuclear, além de desenvolver estudos e pesquisas científicas. Com isso, o intuito, naquele momento, era focar o desenvolvimento nuclear para a construção de armamento bélico para as guerras.

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Antoine Henri Becquerel descobriu a radioatividade em

Entretanto, com o passar dos anos, a pesquisa nuclear sofreu diversas modificações. Ou seja, deixou de usar o potencial nuclear para os armamentos e começou a investir em pesquisas científicas avançadas. Assim, dentre os principais tópicos que estão agregados à Física Nuclear está a Física de Partículas, a Cosmologia e a Medicina Nuclear.

Porém, até que a construção do primeiro reator fosse possível, muita história aconteceu na ciência. Henri Becquerel, por exemplo, foi quem descobriu os raios urânicos, em 1896. Em seguida, outros cientistas vieram para intensificar as pesquisas, como Ernest Rutherford, responsável por descobrir as radiações alfa e beta.

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Avanços

Marie Currie e Pierre Currie introduziram o termo “radioatividade” à ciência. Com isso, descobriram dois elementos que hoje compõem a Tabela Periódica, o polônio e o rádio. Dessa forma, vários foram os cientistas que contribuíram para os estudos nucleares até chegar em 1945 com a primeira explosão por bomba nuclear, no Novo México.

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Cientistas Becquerel, Marie e Pierre Curie

Em seguida, apenas três meses depois da explosão, outras bombas também foram utilizadas. Dessa vez, em duas cidades do Japão, Hiroshima e Nagasaki. As bombas representaram um dos ataques mais violentos durante a Segunda Guerra Mundial, deixando mais de 100 mil pessoas mortas.

O que estuda a Física Nuclear

É impossível falar sobre Física Nuclear e não falar em átomo. Isso porque, o principal foco dos estudos nucleares está relacionado com as reações e transformações que ocorrem no núcleo atômico e na eletrosfera. Assim, dentre os principais conteúdos que a Física Nuclear aborda está: as transições de energia atômica, modelos nucleares, decaimento radioativo, etc.

Por falar em modelos nucleares, é importante recordar a evolução desse estudo. Ou seja, antes o átomo era classificado como uma esfera maciça e indivisível. Assim, o primeiro modelo atômico foi proposto por John Dalton, por volta de 1805. Em seguida, vários outros cientistas desenvolveram estudos mais avançados sobre essa partícula.

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Evolução dos modelos atômicos.

Thomson, por exemplo, foi o cientista que descobriu o elétron. Por meio disso, já sabiam que o átomo não poderia ser uma partícula indivisível. Em seguida veio o cientista Rutherford, que começou a elaborar estudos voltados para a radioatividade. Logo após, Niels Bohr  propôs novos estudos sobre o átomo e desenvolveu o modelo atômico de Rutherford-Bohr.

Átomo

Assim, uma das teorias que a Física Nuclear estuda é a desenvolvida por Albert Einstein. O físico teórico agregou os estudos sobre o átomo – ainda quando essa partícula estava apenas na teoria – e desenvolveu uma fórmula explicativa. Nessa fórmula, Einstein mostrou que a matéria e a energia são equivalentes. Logo, a fórmula proposta é apresentada da seguinte forma: E = m . c². Ou seja, E representa a energia; m é a massa e c é a velocidade da luz.

A partir disso, é possível compreender os processos que ocorrem na Fissão Nuclear e na Fusão Nuclear. Além disso, as partículas – prótons, nêutrons e elétrons – são analisadas por esse meio. A Física das Partículas, por exemplo, também esta inclusa nos processos de pesquisas científicas nucleares.

Aplicabilidade da Física Nuclear

Você deve tá se perguntando: como a Física Nuclear é utilizada no dia a dia? Bem, a Física Nuclear está presente em praticamente todos os processos da natureza. Ou seja, podemos ver sua aplicação no meio ambiente, na saúde, nas indústrias, etc. Cada área utiliza os estudos nucleares para algum fim benéfico, principalmente para desenvolver meios de melhoria para os seres vivos.

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Na saúde, por exemplo, a Física Nuclear está dentro dos estudos desenvolvidos pela Medicina Nuclear. Com isso, várias tecnologias que auxiliam na saúde humana puderam ser desenvolvidas. Dentre os principais benefícios dos estudos nucleares na saúde está a realização de exames de imagem (tomografias, ressonâncias magnéticas, etc) e tratamentos oncológicos que usam radiação por meio do aceleramento de partículas.

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A energia nuclear é tida como uma energia limpa, pois não libera gás carbônico.

Energia elétrica

Já no meio ambiente, a Física Nuclear é utilizada para responder questões em relação à vida na Terra e os seres vivos passados. Ou seja, núcleos radioativos de rochas e solo, por exemplo, além de padrões climáticos são estudos proporcionados pela Física Nuclear. Além disso, questões como as camadas da Terra, os raios cósmicos energéticos, etc também são exemplos.

Outra área que utiliza a Física Nuclear é a produção de energia elétrica por meio de reatores nucleares. Esse tipo de energia é responsável por 11% da produção mundial, advinda de 450 reatores nucleares. Dessa forma, a energia elétrica é produzida por meio da Fissão Nuclear, que funciona por meio da separação de núcleos atômicos pesados em núcleos menores.

O que achou da matéria? Aproveita que já está aqui e confere também o que é Massa Atômica e como é classificada a Corrente Alternada.

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Fontes: Brasil Escola, Portal IF, Estudo Prático e Educa Mais Brasil 

Imagens: Técnico Lisboa, Englobex, Linda Hall Library, Química Ensinada e Cened Cursos

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