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Quando um núcleo sofre decaimento alfa, ele se transforma...
Nas questões com respostas numéricas, considere o módulo da aceleração da gravidade como 10,0 m/s2, densidade da água como 1,0 g/cm3, calor específico da água como 4200 J/kgK, o módulo da carga do elétron como 1,6 x 10−19 C, massa do próton mp = 1,7 x 10−27 kg, massa do nêutron mn = 1,7 x 10−27 kg, massa do elétron me = 9,1 x 10−31 kg, π = 3, constante de Planck h = 6,6 x 10−34 Js ou 4,14 x 10−15 eVs, energia de Rydberg = 13,6 eV, constante de Boltzmann kB= 1,4 x 10−23 m2kgs−2K−1, constante eletrostática k = 9 x 109 kg m3s−2C−2, velocidade da luz no vácuo c = 3 x 108 m/s, hc = 1,24 x 10−6 eVm, magneton de Bohr μB = 9.27 x 10−24 J/T.
Quando um núcleo sofre decaimento alfa, ele se transforma em um nuclídeo diferente emitindo uma partícula alfa (um núcleo de hélio, 4He). Por exemplo, quando o urânio 238U sofre decaimento alfa, ele se transforma em tório 234Th segundo a reação 238U → 234Th + 4He. Este decaimento alfa a partir de 238U pode ocorrer espontaneamente (sem uma fonte externa de energia) porque a massa total do decaimento produz 234Th e 4He e é menor que a massa do original 238U. No entanto, a meia-vida do 238U para este processo de decaimento e é 4,5 x 109 anos.
Assinale a alternativa que melhor explica o motivo do processo 238U → 234Th + 4He ser espontâneo, porém tão demorado.
A
A energia de massa total dos produtos de decaimento é menor que a energia de massa do nuclídeo original.
B
O fator Q para o decaimento 238U → 234Th + 4He é de 4,25 MeV, onde essa quantidade de energia é liberada pelo decaimento alfa de 238U, sendo transferida da energia de massa de 238U para a energia cinética dos dois produtos.
C
Esse núcleo de 238U é cercado por uma barreira potencial intensa, e o decaimento alfa torna-se possível apenas como resultado do tunelamento dessa barreira pela partícula alfa.
D
A demora na reação espontânea é uma propriedade natural do núcleo de 238U, também presente em seu isótopo 228U com tempos de decaimento de meia-vida similares.
E
Para o decaimento ocorrer, o núcleo de 238U deve absorver 4,25 MeV do ambiente a fim de promover a ejeção da partícula alfa, efetivando a reação de decaimento.