miércoles, 1 de agosto de 2012

Werner K. Heisenberg

Werner K.Heisenberg nació el 5 de diciembre de 1901 en Würzburgo y estudió en la Universidad de Munich. Es un físico Alemán, conocido por formular el principio de incertidumbre, fundamental de la teoría cuántica. Afirma que es imposible medir de forma precisa la posición y el momento lineal de una partícula. Heisenberg fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1932. El principio de incertidumbre ejerció una profunda influencia en la física y en la filosofía del siglo XX.
Heisenberg es recordado como uno de los padres de la mecánica cuántica y uno de los creadores dela física moderna. La mecánica cuántica comienza a principios de 1900, cuando la ley de gravitación universal y la teoría electromagnética resultan insuficientes para explicar ciertos fenómenos. Niels Bohr, en el instituto que lleva su nombre, se dedicaba al estudio de una incipiente mecánica cuántica.
Hasta allí llegó como ayudante suyo en 1923 un joven Heisenberg que pronto se dio cuenta de las limitaciones que tenía el modelo atómico de Bohr, desarrollando un nuevo modelo esencialmente matemático, la Mecánica cuántica matricial, en el que la formulación matemática se basaba en las frecuencias y amplitudes de las radiaciones absorbidas y emitidas por el átomo y en los niveles de energía del sistema atómico.
Heisenberg es conocido sobre todo por formular el Principio de incertidumbre según el cual, El hecho de que cada partícula lleve asociada consigo una onda, impone restricciones en la capacidad para determinar al mismo tiempo su posición y su velocidad, es decir, si es posible fijar la posición de la partícula con total precisión, será imposible conocer su velocidad. Si por el contrario se conoce su velocidad, no se sabrá a ciencia cierta en qué punto se halla. Este principio es el causante de que hayan desarrollado conceptos tales como los orbitales atómicos. Fue autor también de importantes contribuciones en otros campos de la física tales como la teoría del ferromagnetismo, el estudio de las formas alotrópicas del hidrógeno molecular, la introducción de las fuerzas de intercambio y del isoespín y la teoría de la difusión.
Sus trabajos acerca de la teoría nuclear le permitieron predecir que la molécula del hidrógeno podía existir en dos estados, uno como ortohidrógeno, en el que los núcleos de los dos átomos girarían en la misma dirección, y otro como parahidrógeno, en que los núcleos girarían en direcciones contrarias.
Esta predicción, confirmada en 1929, tuvo años más tarde una importancia vital para el desarrollo de la astronáutica, ya que permitía frenar la evaporación del hidrógeno líquido en las grandes concentraciones de esta sustancia que se necesitan para propulsar los cohetes de combustible líquido. Logró explicar también el espectro del átomo de Helio.
Durante la Segunda Guerra Mundial, Heisenberg dirigió el fracasado proyecto alemán de armas nucleares Uranverein. Él trabajó con Otto Hahn, uno de los descubridores de la fisión nuclear, en el desarrollo de un reactor nuclear, pero no para desarrollar un programa eficaz para armas nucleares. Bajo su dirección se intentó construir un reactor nuclear en el que la reacción en cadena se llevará a cabo con tanta rapidez que produjera una explosión, pero estos intentos no alcanzaron éxito. Al finalizar la guerra Heisenberg fue capturado por los aliados junto a otros científicos relacionados con el proyecto nuclear alemán, y confinado en Inglaterra en Farm Hall, un edificio de una ciudad cercana a Cambridge donde estuvo estrechamente vigilado por los servicios de inteligencia militar aliados, que grabaron sus conversaciones para informar de ellas puntualmente al director del proyecto Manhattan, el general Groves. Allí recibió la noticia de la
explosión de las bombas de Hiroshima y Nagasaki. En 1946 regresó a Alemania, ocupándose de la reconstrucción de la ciencia de su país; reorganizó el Instituto de Física de Göttimgen, el Kaiser Wilhem, que en 1948 se convirtió bajo su dirección en el Instituto de Física Max Planck, fue nombrado también presidente del consejo alemán para la investigación. En la década de los años 50 encabezó la delegación alemana que inició la fundación del Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire que más tarde se denominaría Organisation Européene pour la Recherche Nucléaire con sede en Ginebra, que ha sido uno de los centros más importantes de investigación de la física de altas energías. A partir de 1957 se dedicó a estudiar la física del plasma y los procesos termonucleares. Murió en Munich en 1976.
Heisenberg recibió muchos honores por sus notables contribuciones, además de la Premio Nobel de Física. Fue elegido miembro de la Royal Society de Londres, y fue miembro de las academias de Göttingen, Baviera, Sajonia, Prusia, Suecia, Rumania, Noruega, España, Países Bajos, Roma, la Akademie der Naturforscher Leopoldina, la Accademia dei Lincei , y la Academia Americana de las Artes y las Ciencias. Entre los premios que recibió fue la de ‘’Copérnico Premio’’.

Fuente: http://galeanojav.wordpress.com/2012/04/12/werner-heisenberg-3/
            http://www.nndb.com/people/488/000071275/
            http://www.astromia.com/biografias/heisenberg.htm
            http://www-history.mcs.st-and.ac.uk/Biographies/Heisenberg.html
            http://www.profisica.cl/ventana-a-la-ciencia/biografias/52-werner-heisenberg

Bomba Átomica




Una bomba atómica es un dispositivo del cual se obtiene grandes cantidades de energía, esto ocurre debido a una transformación de la masa en energía. Su funcionamiento se basa en provocar una reacción nuclear en cadena descontrolada para esto debe ocurrir un proceso de  fisión nuclear  de un átomo pesado mediante el bombardeo de neutrones que al impactar en dicho material desencadena una reacción nuclear en cadena. Se pueden utilizar dos métodos para provocar una explosión nuclear según el mecanismo y material : la bomba de uranio y la de plutonio.




Explosiones nucleares más importantes en la historia
LugarPaís objetivoProbador o lanzador de la bombaNombrePotenciaAño
AlamogordoBandera de los Estados Unidos Estados UnidosBandera de los Estados Unidos Estados UnidosTrinity20 kt1945
HiroshimaBandera de Japón JapónBandera de los Estados Unidos Estados UnidosLittle Boy12,5 kt1945
NagasakiBandera de Japón JapónBandera de los Estados Unidos Estados UnidosFat Man20 kt1945
SemipalatinskFlag of the Soviet Union.svg Unión SoviéticaFlag of the Soviet Union.svg Unión SoviéticaRDS-122 kt1949
TrimouilleBandera de Australia AustraliaBandera del Reino Unido Reino UnidoHurricane25 kt1952
Atolón BikiniBandera de los Estados Unidos Estados UnidosBandera de los Estados Unidos Estados UnidosCastle Bravo15 Mt1954
Nueva ZemblaFlag of the Soviet Union.svg Unión SoviéticaFlag of the Soviet Union.svg Unión SoviéticaBomba Tsar50 Mt1961
Lop NorBandera de la República Popular China ChinaBandera de la República Popular China China59622 kt1964
KwijiliFlag of North Korea.svg Corea del NorteFlag of North Korea.svg Corea del Norte-1 kt2006


Aquí presentamos un video sobre las explosiones nucleares de hiroshima y nagasaki:

Reactores Nucleares

Un reactor nuclear es un dispositivo donde se produce una reacción nuclear controlada. Se utilizan en la producción de energía en las centrales nucleares, en armamento, en la propulsión de buques o submarinos, o en la investigación. El primer reactor construido en el mundo fue operado en 1942, en dependencias de la Universidad de Chicago (USA), bajo la atenta dirección del famoso investigador Enrico Fermi. De ahí el nombre de “Pila de Fermi”, como posteriormente se denominó a este reactor. Su estructura y composición eran básicas si se le compara con los reactores actuales existentes en el mundo, basando su confinamiento y seguridad en sólidas paredes de ladrillos de grafito.

Elementos de un reactor:

1.- Núcleo
2.-Barras de Control
3.- Generador de Vapor
4.- Presionador
5.- Vasija
6.- Turbina
7.- Alternador
8.- Bomba
9.- Condensador
10.- Agua de Refrigeración
11.- Contención de Hormigón

Este es un reactor nuclear básico, hasta ahora se han creado más tipos de reactores según sus funciones, algunos sirven para investigación y otros son para la producción de energía. Algunos de los reactores son los siguientes:

LWR - Light Water Reactors (Reactores de agua ligera): utilizan como refrigerante y moderador el agua. Como combustible uranio enriquecido. Los más utilizados son los PWR (Pressure Water Reactor o reactores de agua a presión) y los BWR (Boiling Water Reactor o reactores de agua en ebullición): 264 PWR y 94 BWR en funcionamiento en el 2007.

CANDU - Canada Deuterium Uranium (Canadá deuterio uranio): Utilizan como moderador y refrigerante agua pesada (compuesta por dos átomos de deuterio y uno de oxígeno). Como combustible utilizan uranio natural: 43 en funcionamiento en el 2007.

FBR - Fast Breeder Reactors (reactores rápidos realimentados): utilizan neutrones rápidos en lugar de térmicos para la consecución de la fisión. Como combustible utiliza plutonio y como refrigerante sodio líquido. Este reactor no necesita moderador: 4 operativos en el 2007. Solo uno en operación.

AGR - Advanced Gas-cooled Reactor (reactor refrigerado por gas avanzado): usa uranio como combustible. Como refrigerante utiliza CO2 y como moderador grafito: 18 en funcionamiento en el 2007.

RBMK - Reactor Bolshoy Moshchnosty Kanalny (reactor de canales de alta potencia): su principal función es la producción de plutonio, y como subproducto genera energía eléctrica. Utiliza grafito como moderador y agua como refrigerante. Uranio enriquecido como combustible. Puede recargarse en marcha. Tiene un coeficiente de reactividad positivo. El reactor de Chernóbil era de este tipo. Existían 12 en funcionamiento en el 2007.

ADS - Accelerator Driven System (sistema asistido por acelerador): utiliza una masa subcrítica de torio, en la que se produce la fisión solo por la introducción, mediante aceleradores de partículas, de neutrones en el reactor. Se encuentran en fase de experimentación, y se prevé que una de sus funciones fundamentales sería la eliminación de los residuos nucleares producidos en otros reactores de fisión.

Estos son los reactores de fisión mas importantes de ahora, también se ha logrado controlar la reacción de fusión, pero no a dado buenos resultados energéticos, la mas conveniente donde se ha trabajado mas en reactores es en la reacción de fisión nuclear.
A continuacion un video explicativo sobre las centrales nucleares:

Fisión y Fusión Nuclear (Video)


Un video muy explicativo.


Fuente: http://www.youtube.com/watch?v=kFopisjCCXY

Fisión y Fusión Nuclear

Fisión nuclear

Proceso por el cual un átomo se divide en dos, además de algunos subproductos como neutrones libres, fotones y otros fragmentos del núcleos como partículas alfa y beta .

Este mecanismo se lleva a cabo mediante un proceso exotérmico ya que se liberan grandes cantidades de energía. La fisión nuclear puede ocurrir cuando un núcleo de un átomo pesado captura un neutrón, o puede ocurrir espontáneamente.
neutron provocando una fisión nuclear


La suma de las masas de las partículas divididas es menor a la original ya que parte de la masa original se a convertido en energía según la ecuación de Einstein E=mc2. En esta ecuación E corresponde a la energía obtenida, m a la masa de la que hablamos y c és una constante, la de la velocidad de la luz: 299.792.458 m/s2. Con este valor de la constante c ya se puede ver que por poca unidad de masa que extraigamos en una fisión nuclear obtendremos grandes cantidades de energía.


Fusión nuclear

Proceso por el cual varios átomos se unen para formar un núcleo más pesado. Este proceso desprende energía porque el peso del núcleo pesado es menor que la suma de los pesos de los núcleos más ligeros lo que le permite a la masa entrar en un estado plasmático.

Para que este proceso ocurra  las condiciones deben ser las siguientes: temperatura elevada, confinamiento y densidad del plasma suficiente. En el caso de fusión simple dos protones deben acercase lo suficiente para que la interacción nuclear fuerte pueda superar la repulsión eléctrica mutua y obtener la posterior liberación de energía.

Un ejemplo claro lo vemos a diario en la energía solar que tiene su origen en la fusión de núcleos de hidrógeno, generándose helio y liberándose una gran cantidad de energía que llega a la Tierra en forma de radiación electromagnética.



FUENTES: http://energia-nuclear.net/es/como_funciona/fision_nuclear.html
                   bejar.biz 

Reacciones Nucleares



Átomo

El átomo está formado por un núcleo cargado positivamente, el cual esta rodeado de partículas con carga negativa llamadas electrones. El núcleo contiene la mayor parte de la masa del átomo y está formado por protones y neutrones, unido por fuerzas nucleares muy intensas. En el núcleo se pueden producir ciertas reacciones. Las reacciones nucleares son procesos de combinación y transformación de las partículas sub-atómicas y núcleos atómicos. Existen dos tipos de reacciones nucleares, los endoenergéticos o endotérmicos y los exoenergéticos o exotérmicos, de los cuales hablaremos a continuación. En los procesos exoenergéticos se desprende energía, la cual es llamada energía nuclear. Existen 2 tipos de reacciones nucleares exoenergéticas, la fisión y la fusión nuclear. La fisión es un fenomeno que atañe a los núcleos más pesados (uranio y plutonio principalmente). La fusión, sin embargo, es un proceso que tiene lugar de forma natural en las estrellas. Por eso brillan (emiten fotones) y además emiten otras partículas de gran interés para la astrofísica.