3: Masas nucleares
- Page ID
- 125637
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
- 3.1: Hechos experimentales
- Cada núcleo tiene una carga (positiva) Ze, y número entero multiplicado por la carga elemental e. ¡Esto se deduce del hecho de que los átomos son neutros! Los núcleos de carga idéntica vienen en diferentes masas, todos múltiplos aproximados de la “masa nucleónica”. Los núcleos de carga idéntica (tipo químico) pero de diferente masa se denominan isótopos. Los núcleos de aproximadamente la misma masa, pero de diferente tipo químico, se denominan isobarras.
- 3.2: Interpretación
- Se concluye que el núcleo de masa M≈aMN contiene nucleones Z cargados positivamente (protones) y N=A−Z nucleones neutros (neutrones). Estas partículas están unidas entre sí por la “fuerza nuclear”, que cambia la masa por debajo de la de las partículas libres
- 3.3: Análisis más profundo de las masas nucleares
- La cantidad de mayor interés para entender la masa es la energía de unión, definida para un átomo neutro como la diferencia entre la masa de un núcleo y la masa de sus constituyentes. Esto parece mostrar que en un grado razonable de aproximación la masa es función de A sola, y además, que se acerca a una constante. Esto se llama saturación nuclear.
- 3.4: Fórmula de masa nuclear
- La estuctura nuclear se puede modelar en términos de energía a granel, energía superficial, energía Pauli y energía coulómbica.
- 3.5: Estabilidad de Núcleos
- Podemos ver que típicamente los núcleos que son más estables para A fija tienen más neutrones que protones, más aún para aumentos grandes de A que para A bajos. Este es el “exceso de neutrones”.
- 3.6: Propiedades de los Estados Nucleares
- Los núcleos son sistemas cuánticos, y como tales deben ser descritos por un hamiltoniano cuántico. Afortunadamente las energías nucleares son mucho más pequeñas que las masas, por lo que es posible una descripción en términos de mecánica cuántica no relativista. Tal descripción no es totalmente trivial ya que tenemos que lidiar con sistemas cuánticos que contienen muchas partículas. Más bien que resolver sistemas tan complicados, a menudo recurrimos a modelos.
Miniaturas: Un modelo del núcleo atómico que lo muestra como un haz compacto de los dos tipos de nucleones: protones (rojo) y neutrones (azul). Imagen utilizada con permiso (Cc BY-SA 3.0; Marekich).