Radiactividad MODELOS NUCELARES

Modelos nucleares

Los detalles de las fuerzas nucleares siguen siendo un área de investigación activa. Se

han propuesto varios modelos nucleares, resultando éstos útiles para la comprensión de

las características generales de los datos experimentales nucleares y de los mecanismos

responsables para la energía de enlace. Dos de estos modelos, el modelo de gota de líquido

y el modelo de capa se explican enseguida

Modelo de gota de líquido

En el año de 1936 Bohr propuso tratar los nucleones como si fueran moléculas en una

gota de líquido. En este modelo de gota de líquido, los nucleones interactúan con fuerza

entre sí y se someten a colisiones frecuentes conforme zigzaguean de un lugar a otro

dentro del núcleo. Este movimiento de zigzagueo es similar al movimiento de agitación

térmica de las moléculas en una gota de líquido.

Este modelo no explica todas las propiedades del núcleo, pero sí su forma esférica. Además ayuda en la predicción de la energía de ligadura de los núcleos.

Un análisis matemático de la teoría devuelve una ecuación que pretende predecir la energía de ligadura de cada núcleo en función del número de protones y neutrones que contiene. Esta ecuación tiene cinco términos que corresponden a:

La ligadura de cohesión de todos los nucleones por la fuerza fuerte,

La repulsión electrostática mutua entre protones,

Un término de energía superficial,

Un término de asimetría y

Un término de paridad (parcialmente derivable a partir del cálculo con protones y neutrones en estados cuánticos de espín independientes).

[pic 1][pic 2]

Cuatro efectos principales tienen influencia en la energía de enlace del núcleo en el

modelo de gota de líquido:

Energía volumétrica: Cuando un conjunto de nucleones del mismo tamaño se unen en un volumen pequeño, cada nucleón tiene un número de otros nucleones en contacto. Debido a ello la energía nuclear es proporcional al volumen.

Energía superficial: Un nucleón en la superficie del núcleo interacciona con menos nucleones que uno interior, y por lo tanto su energía de ligadura será menor. Esto se tiene en cuenta con el término de la energía superficial, que será por lo tanto negativa y proporcional al área de la superficie.

Energía coulombiana: Es la repulsión electrostática que debe experimentar cada par de protones del núcleo, que contribuye disminuyendo la energía de ligadura.

Energía de asimetría (también llamada energía de Pauli: Está asociada al principio de exclusión de Pauli. Si no fuera por este término, la forma más estable de los núcleos sería siempre N=Z (donde N es el número de neutrones y Z el de protones). Valores distintos de N y Z implican que se llenan niveles energéticos superiores para cierto tipo de partículas, mientras que para el otro se llenan los niveles energéticos más bajos.

[pic 3][pic 4]

Gotas de agua en microgravedad. Pueden verse como colisionan y se separan dos pares de gotas de agua y  la semejanza existente con la fusion y fision nuclear.

[pic 5][pic 6]

El modelo en capas

El modelo de gota de líquido describe relativamente bien el comportamiento general

de las energías de enlace nuclear. De cualquier modo, al estudiar las energías de enlace

con mayor detalle, aparecen las siguientes características:

•  La mayor parte de los núcleos estables tiene un valor par para A. Además, sólo

ocho núcleos estables tienen valores impares tanto para Z como para N. 

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