Representación esquematizada de la estructura interna de un átomo

Estructura nuclearDe Wikipedia, la enciclopedia libre

Saltar a: navegación, búsqueda

Representación esquematizada de la estructura interna de un átomo, en particular un átomo de He-4. Los tamaños no están en la misma escala.El conocimiento de la estructura nuclear o estructura de los núcleos atómicos es uno de los elementos clave de la física nuclear. En principio, las interacciones de los constituyentes de los núcleos, los nucleones (protones y neutrones formados, a su vez, por los quarks), están abarcadas en las predicciones de la cromodinámica cuántica, dentro de lo que es una teoría cuántica de campos. Pero debido a la complejidad de la interacción fuerte los cálculos son muy complicados y es necesario, hoy día, recurrir a modelos más sencillos. No existe un único modelo; en el desarrollo de la física nuclear se han ido creando modelos teóricos para describir cómo se estructura el material nuclear que constituye los núcleos de los átomos. Algunos de estos modelos son el de la gota líquida, el modelos de capas (de partículas independientes, de campo medio, etc.), rotacional, vibracional, vibracional y rotacional, etc.[1]

Índice [ocultar]

1 Modelos nucleares

1.1 Modelo de gota líquida

1.2 Modelo de capas

1.3 Modelo vibracional y rotacional

2 Teorías cuánticas de campo asociadas

3 Referencias

3.1 Notas

3.2 Bibliografía

3.3 Enlaces externos

Modelos nucleares [editar]Modelo de gota líquida [editar]Artículo principal: Modelo de gota líquida.

Gotas de aguas en microgravedad. Pueden verse cómo colisionan y se separan dos pares de gotas de agua, y la semejanza existente con la fusión y fisión nuclear.

Energía de enlace por nucleón (=B/A) para los isótopos conocidos.Este es uno de los primeros modelos de la estructura nuclear, propuesto por Bohr en 1935. En él se describe el núcleo como un fluido clásico compuesto por neutrones y protones y una fuerza central coulombiana repulsiva proporcional al número de protones Z y con origen en el centro de la gota. La naturaleza mecano-cuántica de estas partículas se introduce a partir del principio de exclusión de Pauli, que establece que fermiones (los nucleones son fermiones) del mismo tipo no puede estar en el mismo estado cuántico. Así, el líquido es en realidad lo que se conoce como líquido de Fermi, en alusión al gas de Fermi que forman los electrones. Este sencillo modelo reproduce las principales características de la energía enlace de los núcleos. Es un buen modelo para predecir niveles energéticos en núcleos poco deformados.

Desde el punto de vista cuantitativo se observa que la masa de un núcleo atómico es inferior a la masa de los componentes indiviudales (protones y neutrones) que lo forman. Esta no conservación de la masa está conectada con la ecuación de Einstein, por la cual parte de la masa está en forma de energía de ligazón entre dichos componentes. Cuantiativamente se tiene la siguiente ecuación:

Donde:

son respectivamente la masa del núcleo, la masa de un protón y la masa de un neutrón.

son respectivamente el número atómico (que coincide con el número de protones), el número másico (que coincide con el número de nucleones) y A-Z por tanto coincide con el número de neturones.

es la energía de enlace entre todos los nucleones.

Véase también: Fórmula semiempírica de masas.

Modelo de capas [editar]Artículos principales: Modelo de capas nuclear y Números mágicos.

La idea del modelo es muy parecida a la planteada para el caso de la corteza electrónica —el modelo de capas electrónico— .En el caso de los electrones, teníamos partículas idénticas que se agrupaban en capas de números cuánticos espaciales distintos

...