Los núcleos ligeros con igual número par de protones y neutrones se ordenan como si fueran un sólido compuesto de partículas alfa

Ciertos núcleos ligeros, como el berilio-8, el carbono-12, el oxígeno-16 y el neón-20 (en la figura) se pueden entender como un “cristal” de partículas alfa (núcleos de helio-4 formados por dos protones y dos neutrones), gracias a la fuerza fuerte “efectiva” que confina a los neutrones y protones en el núcleo atómico. La estructura cristalina de estos núcleos contrasta con la imagen del núcleo que presentan la mayoría de los libros de texto, una especie de “bolsa” esférica y casi homogénea de protones y neutrones (como una gota líquida). Ya en 1938, Hafstad y Teller conjeturaron que los núcleos con masa atómica múltiplo de cuatro podrían ser descritos en términos de disposiciones geométricas de partículas alfa. Los nuevos resultados experimentales publicados en Nature muestran que dicha idea era correcta, aunque no en los detalles, que son más próximos a las ideas de Ikeda y sus colegas en la década de los 1960. Nos lo cuenta Martin Freer, “Nuclear physics: Nucleons come together,” Nature 487: 309–310, 19 July 2012, haciéndose del artículo técnico de J.-P. Ebran, E. Khan, T. Nikšić, D. Vretenar, “How atomic nuclei cluster,” Nature 487: 341–344, 19 July 2012.

Según los resultados de Ebran y sus colegas, los núcleos tienen una estructura de “racimo” (cluster), en lugar de la estructura habitual para un cristal de átomos, o de la estructura de líquido cuántico que presentan otros núcleos. Lo interesante es que la nueva estructura nuclear tiene un papel crucial en la síntesis de elementos en las estrellas gigantes rojas. En ellas la energía se genera a través de la fusión de tres núcleos de helio para formar carbono-12, proceso que ocurre en dos etapas. En la primera, dos partículas alfa se fusionan para formar berilio-8, cuya vida media es de unos 10-16 segundos; si antes de que se desintegre captura a otra partícula alfa se formará el carbono-12. Esta captura se canaliza gracias al llamado estado de Hoyle, introducido por Fred Hoyle en 1954. El trabajo de Ebran y sus colegas muestra que la estructura “cristalina” de estos núcleos, debida a la fuerza “fuerte” es fundamental para entender la materia nuclear del interior las estrellas gigantes rojas.

3 Comentarios

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César

Es muy interesante. Gracias.

Yo tengo un par de cosillas:

El titular: ¿que hacemos con el sodio-24?, por ejemplo. Es un núcleo ligero de masa atómica múltiplo de 4 (24,0) pero que no está compuesto por 6 partículas alfa ya que tiene 11 protones y 13 neutrones. Para ser estrictos y evitar estos contraejemplos el titular podría ser algo así como “Los núcleos ligeros con igual número par de protones y neutrones…”

Cristalinidad: hablar de cristalinidad no tiene sentido puesto que la cristalinidad se caracteriza por el orden a largo, no a corto. La novedad está en la estabilidad de la disposición, que es lo que diferencia a un sólido de un líquido, ya que ambos tienen orden a corto pero en éste es inestable. Por tanto…
“Los núcleos ligeros con igual número par de protones y neutrones se ordenan como si fueran un sólido compuesto de partículas alfa”.

Ya me callo.

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