Se um núcleo capturar um nêutron de movimento lento, o produto é deixado em estado altamente excitado, com energia de aproximadamente 8 MeV acima do estado fundamental. Explique a fonte da energia de excitação.
Passo 1
O enunciado diz que, ao capturar um nêutron de movimento lento, o núcleo-alvo fica com cerca de
MeV de energia de excitação acima do estado fundamental. O conteúdo aqui é conservação de energia mais equivalência massa-energia e o conceito de energia de ligação nuclear.
Passo 2
Escrevendo a conservação de energia na reação de captura
onde
é a massa do produto no estado excitado. Como
temos
Para um nêutron térmico,
é da ordem de poucos
e pode ser desprezado.
Passo 3
O termo
é justamente a energia de ligação extra que o nêutron ganha ao entrar no poço de potencial nuclear. Em geral essa energia vale algumas MeV (tipicamente
–
MeV) e fica depositada como excitação interna do núcleo.
Passo 4
Logo, a fonte dos ~
MeV de excitação não é a energia cinética do nêutron lento, mas sim a energia de ligação que o nêutron adquire dentro do núcleo, resultado da diferença de massa-energia entre os reagentes e o produto no estado fundamental.
Resposta
A energia de excitação vem da energia de ligação do nêutron ao núcleo – ou seja, da diferença de massa entre o núcleo
nêutron e o núcleo final em seu estado fundamental, convertida em energia interna via
.