Núcleos exóticos e síntese dos elementos químicos

Abstract

Recebido em 2/2/11; aceito em 3/8/11; publicado na web em 26/9/11 EXOTIC NUCLEI AND SYNTHESIS OF CHEMICAL ELEMENTS. We have around ninety chemical elements available in nature, which were produced mainly by nuclear reactions inside stars. The fusion reactions are the main synthesis process which generates the light and intermediate masses elements. The synthesis begins with the hydrogen burning reaching the region of iron mass nuclei. Heavier elements are synthesized by neutron capture processes, forming exotic nuclei with large neutron excess. These systems present characteristics very different from nuclei inside of stable atoms; they only occur in particular astrophysical environments or are produced artificially in special laboratory conditions. This work discusses some properties of the exotic nuclei and how they participate in the synthesis of elements.Keywords: chemical element; exotic nuclei; nucleosynthesis. INTRODUÇÃOA descoberta da radioatividade e a identificação da carga elementar do elétron, no final do século XIX, deram início a uma nova fase nas investigações da estrutura mais fundamental da matéria, mostrando indícios de que o átomo não é uma partícula indivísi-vel. O modelo atômico hoje vigente, com elétrons envolvendo um pequeno núcleo pesado e positivamente carregado, foi evidenciado experimentalmente por E. Rutherford em 1911, no célebre trabalho onde discutiu os dados experimentais de espalhamentos de partículas alfa obtidos por G. Geiger e E. Marsden. 1,2 Este modelo do átomo nuclear está completando 100 anos, colocado como uma ideia inovadora, necessitou de novas teorias para fundamentá-lo, estabelecendo desafios que conduziram à formulação da mecânica quântica, que ainda dava os primeiros passos. Apesar de demonstrada a existência do núcleo atômico, a sua composição só ficou determinada em 1932, com a descoberta do nêutron por J. Chadwick. Hoje sabemos que este núcleo atômico é composto por prótons e nêutrons, partículas que interagem atrativamente pela intensa força nuclear e são olhados como diferentes estados de uma mesma partícula, o "núcleon". A carga elétrica positiva do núcleo é dada pelos prótons e a quantidade destas partículas define o número atômico. Átomos de mesmo número atômico, mas que diferem na quantidade de nêutrons, são chamados isótopos e são diferentes formas com se apresenta um dado elemento químico. 3 O termo nuclídeo é usado para designar determinado isó-topo de um elemento químico, cujo núcleo tem "Z" prótons e "N" nêutrons, num total de "A" núcleons (com A = Z + N).A teoria acerca da estrutura atômica da matéria ficou bem estabelecida e hoje é bastante difundida e a ideia do átomo com elétrons envolvendo um núcleo já é introduzida no ensino de Química e Física a nível da educação fundamental.A proposta do presente artigo é discutir aspectos gerais do núcleo atômico, apresentando algumas noções sobre a estrutura e estabilidade nuclear, e discutindo as participações decisivas das espécies nucleares exóticas na síntese e na variedade dos elementos químicos existent...