La fissione nucleare: spiegazione

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Spiegazione della fissione nucleare: gli elementi transuranici, Enrico Fermi, energia prodotta, il modello a goccia, Otto Hahn, plutonio, uranio e probabilità di fissione (5 pagine formato doc)

FISSIONE NUCLEARE: SPIEGAZIONE SEMPLICE

La fissione nucleare.

Nel gennaio 1939 il lavoro di Hahn e Strassmann sul giornale Naturwissenschaften comunicava la scoperta della fissione, dedotta dal bombardamento dell’uranio con neutroni lenti. Essa è il processo consistente nella divisione del nucleo atomico in parti uguali aventi masse dello stesso ordine. Da analisi chimiche sul materiale radioattivo ottenuto, si trovò che fra i prodotti dell’assorbimento dei neutroni da parte dell’uranio vi era il bario radioattivo (Z = 56), un elemento la cui massa era molto più piccola di quella dell’uranio iniziale. Questo esito costituiva un vero mistero per gli scienziati che non riuscivano a spiegarsi come si potesse formare un elemento così leggero dall’uranio.
Tale anomalia fu risolta da Meitner e Frisch, due fisici tedeschi, i quali avanzarono l’ipotesi che l’assorbimento dei neutroni da parte dell’uranio producesse una scissione del nucleo in due frammenti leggeri.
La suddivisione può aver luogo naturalmente (fissione spontanea, con bassissima probabilità di realizzazione) o in seguito a bombardamenti con neutroni o raggi fissione indotta).
La teoria delle reazioni nucleari stabilisce le leggi secondo le quali varia la probabilità delle diverse reazioni nucleari in funzione dell'energia prodotta dalla particella incidente. Il fatto che dalla reazione di fissione per cattura di un neutrone se ne producano due o più ha suggerito la possibilità di stabilire una catena di processi, una volta innescati i primi mediante una sorgente di neutroni.
Lo svolgimento di un fenomeno di fissione si può spiegare a grandi linee, secondo il modello a goccia.

FISSIONE NUCLEARE, URANIO

Gli elementi transuranici. Nel 1938 Hahn riprese gli esperimenti sugli elementi transuranici. In seguito a una serie di irradiazioni ottennero la produzione di un isotopo alcalino-terroso che avrebbe dovuto essere bario o radio. Tuttavia, secondo il punto di vista prevalente della fisica nucleare di quegli anni, la produzione di bario era considerata impossibile ed era inevitabile la conclusione in favore del radio. Hahn e Strassmann tentarono di separare questo radio artificiale mediante cristallizzazione frazionata e altre tecniche chimiche, ma senza alcun successo. Allora i due scienziati applicarono il 'metodo dell'indicatore', mescolando al prodotto sconosciuto atomi di radio naturale e procedendo a cristallizzazioni come bromuri, cloruri e cromati, sempre col corrispondente sale di bario come vettore. Frazionando queste miscele, si separavano dal bario gli isotopi del radio naturale ma non i sospettati isotopi di radio artificiale.

Energia nucleare, tesina

FISSIONE NUCLEARE, BOMBA ATOMICA

Questi risultati indussero Hahn e Strassmann a ritenere che sotto l'azione di neutroni l'uranio si fosse rotto in due parti, di cui la più accessibile era il bario. Tuttavia, subito dopo la pubblicazione dei risultati iniziali, nel gennaio 1939, L. Meitner e suo nipote, 0. R. Frisch, avevano pubblicato una spiegazione del processo di fissione. Poche settimane dopo la loro seconda pubblicazione, Hahn e Strassmann annunziarono la scoperta del secondo prodotto della fissione dell'uranio, il gas raro cripto. Le loro scoperte furono ben presto confermate negli istituti di fisica atomica degli USA, della Francia e della Gran Bretagna e inoltre Hahn e Strassmann trovarono che era possibile anche la fissione del torio se bombardato con neutroni veloci. Questi neutroni addizionali rendono possibile una reazione a catena e l'uso del processo di fissione per liberare l'energia dal nucleo atomico. Ne derivò così la possibilità di creare una bomba nucleare e di utilizzare la fissione controllata per usi pacifici. I processi di fissione nucleare che dovrebbero consentire in futuro di sostituire le fonti di energia naturale, carbone e petrolio, che si vanno gradualmente esaurendo, vengono già utilizzati per la produzione d'isotopi radioattivi ed elementi artificiali necessari, in piccole quantità, in molti campi della chimica.

FERMI FISSIONE NUCLEARE

Enrico Fermi. Enrico Fermi nacque a Roma nel 1901. Si dedicò particolarmente allo studio dei nuclei atomici e dei neutroni, scoprendo la radioattività artificiale provocata da bombardamento di elettroni, il rallentamento dei neutroni da parte dei nuclei di idrogeno, giungendo alla formula dell’ipotesi dell’esistenza del neutrino. Si dedicò al problema di ottenere liberazione controllata di energia nucleare da parte di materiale radioattivo; tale risultato fu raggiunto il 2 dicembre 1942 con l’entrata in funzione del primo reattore nucleare (la pila di Fermi) alla cui realizzazione collaborò in maniera decisiva. Nelle 1944 prese parte agli studi per la realizzazione della prima bomba atomica, a Los Alamos. Nel 1938 gli fu conferito il Premio Nobel per gli studi effettuati sui neutroni.