Ejercicio T4 · Física PAU Murcia Ordinaria 2022

T4 Aplicaciones de la Física Nuclear. (1 punto)

Solución: Las principales aplicaciones de la física nuclear se dividen en los siguientes campos: 1. Producción de energía: - Fisión nuclear: Ruptura de núcleos pesados (como $^{235}\mathrm{U}$ o $^{239}\mathrm{Pu}$) inducida por neutrones, liberando gran cantidad de energía según la relación de equivalencia masa-energía de Einstein ($\Delta E = \Delta m \cdot c^2$). Se aprovecha de forma controlada en centrales nucleares para producir electricidad. - Fusión nuclear: Unión de núcleos muy ligeros (como los isótopos del hidrógeno: deuterio y tritio) para formar núcleos más pesados (helio). Libera mucha más energía por unidad de masa y genera menos residuos de larga duración. Es la fuente de energía del Sol y las estrellas y actualmente se investiga como fuente energética (proyectos como ITER). 2. Medicina: - Diagnóstico: Uso de radioisótopos como trazadores (por ejemplo, $^{99m}\mathrm{Tc}$ en gammagrafías) y la Tomografía por Emisión de Positrones (PET), que emplea emisores de positrones como $^{18}\mathrm{F}$. - Terapia (Radioterapia): Destrucción selectiva de células cancerosas mediante radiación externa (cobaltoterapia con $^{60}\mathrm{Co}$, aceleradores lineales) o interna (braquiterapia o administración de $^{131}\mathrm{I}$ para el cáncer de tiroides). 3. Datación radiactiva (Geocronología y Arqueología): - Determinación de la antigüedad de restos orgánicos mediante la desintegración del carbono-14 ($^{14}\mathrm{C}$, período de semidesintegración de $5730$ años). - Datación de rocas y minerales antiguos mediante series radiactivas de uranio-plomo o potasio-argón. 4. Industria y agricultura: - Control de calidad: Gammagrafía industrial para detectar fisuras o defectos en tuberías y soldaduras. - Esterilización: Irradiación de material quirúrgico e instrumental médico, así como conservación de alimentos impidiendo la proliferación de microorganismos. - Agricultura: Empleo de trazadores radiactivos para optimizar el uso de fertilizantes y mutaciones inducidas para mejorar cultivos.