====== A1.8 I nuclei atomici. Decadimenti radioattivi. ======

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I nuclei degli [[wp.it>atomi]] che compongono i vari elementi chimici che
formano la materia sono costituiti da un "assiemaggio" di [[wp.it>protoni]]
e [[wp.it>neutroni]]. Detto, per ogni [[wp.it>Nucleo_atomico|nucleo]], Z il numero di protoni "p" e N
il numero di neutroni "n", Z determina la carica elettrica totale del
nucleo (= +Ze), mentre N+Z=A   //numero atomico//  rappresenta il
numero totale di nucleoni ("p" o "n") presenti nel nucleo, determinandone
la massa.

E' noto che dalla carica elettrica del nucleo dipendono le
proprietà degli elettroni orbitanti attorno al nucleo stesso e,
in definitiva, le proprietà chimiche dei vari elementi. Ad ogni
Z corrisponde dunque un ben determinato [[wp.it>Elemento_chimico|elemento]] classificato
secondo la usuale nomenclatura chimico-fisica (idrogeno, elio,
etc.), cui possono corrispondere nuclei con diverso A (detti [[wp.it>isotopi]]). 
In fig. 1.22  è riportata una tabulazione
dei nuclei stabili con numero atomico A minore o uguale a 70.

Attraverso reazioni di impatto tra nucleoni e/o nuclei è
possibile produrre nuovi nuclei con un rapporto protoni/neutroni
che rende i nuclei instabili. Tali nuclei tendono in generale a
 //decadere//  per riportarsi al rapporto che caratterizza il
nucleo stabile. Nel caso di un //eccesso di neutroni// questi vengono
trasformai in protoni grazie al decadimento β<sup>-</sup> 

<m>n right p + e^- + nu</m>

nel quale vengono emessi un elettrone col suo [[wp.it>antineutrino]]. In caso
di //eccesso di protoni// si ha il corrispondente decadimento β<sup>+</sup>

<m>p right n + e^+ + nu</m>

 
con emissione di un [[wp.it>positrone]] e di un [[wp.it>neutrino]]. Simili reazioni
sono caratterizzate da una probabilità di decadimento  che
dipende solo dal processo considerato, e non dalle condizioni
chimiche o fisiche della materia.
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{{:c01:fig1_18.jpg?800}}

//**Fig. 1.22** Mappatura nel piano Z (numero di protoni) N (numero di
neutroni) dei primi trenta elementi chimici del sistema periodico.
Per ogni elemento (per ogni Z) è riportato il simbolo chimico e,
nelle corrispondenti caselle, il numero di massa A (=Z+N) dei vari
isotopi. In alto a destra sono riportate le traiettorie
corrispondenti ai più comuni processi di decadimento o cattura.
L'assenza di [[wp.it>isobari]] contigui  testimoni l'efficienza dei
processi β nel portare i nuclei nelle configurazioni
nucleari a maggior energia di legame. Sono anche indicati i    
numeri magici  di neutroni o protoni in corrispondenza dei quali i
nuclei mostrano una peculiare stabilità. Le spezzate a tratti e
punti mostrano le traiettorie corrispondenti ad una serie successiva
di catture di protoni o neutroni. Nel riquadro una mappatura nel
piano A,Z evidenzia l'assenza di nuclei con A=5 e 8.// 
\\
<WRAP justify>
Poichè la probabilità è pari alla frequenza degli eventi,
dati N nuclei suscettibili di un particolare decadimento
radioattivo, in un tempo dt ne decadranno
 
<m>dN/N = P * dt</m>

essendo dN/N la frequenza degli eventi e <m>P</m> la probabilità di
decadimento per unità di tempo. Ponendo  <m>P=1/tau</m> si ha

<m>dN/N =dt/tau</m>


e, integrando su un tempo finito


<m>N(t)= N_0 exp(-t/tau)</m>


dove N è il numero di nuclei sopravvissuti al tempo "t", N<sub>0</sub>
il numero di quelli presenti all'istante iniziale, <m>tau</m> è
l'inverso della probabilità di decadimento per unità di tempo
e prende il nome di [[wp.it>vita media]] del nuclide radioattivo in
esame. Analoghe relazioni valgono in generale anche per i
decadimenti attraverso altri canali che caratterizzano
l'instabilità di taluni nuclei e, in particolare, per il
decadimento con emissione di particelle α che caratterizza
l'instabilità degli elementi a più alto numero atomico 
(//famiglie radioattive dell'Uranio-Torio//).
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~~DISQUS~~