Estructura nuclear
Comprender la estructura del núcleo atómico es uno de los desafíos centrales de la física nuclear .
El modelo de gota líquida es uno de los primeros modelos de estructura nuclear , propuesto por Carl Friedrich von Weizsäcker en 1935. [1] Describe el núcleo como un fluido semiclásico formado por neutrones y protones , con una fuerza electrostática interna repulsiva proporcional a la número de protones. La naturaleza mecánica cuántica de estas partículas aparece a través del principio de exclusión de Pauli , que establece que dos nucleones del mismo tipo no pueden estar en el mismo estado . Por lo tanto, el fluido es en realidad lo que se conoce como líquido de Fermi.. En este modelo, la energía de enlace de un núcleo con protones y neutrones viene dada por
donde es el número total de nucleones ( número de masa ). Los términos proporcional a y representan el volumen y la energía superficial de la gota de líquido, el término proporcional a representa la energía electrostática, el término proporcional a representa el principio de exclusión de Pauli y el último término es el término de emparejamiento, que reduce la energía para números pares. de protones o neutrones. Los coeficientes y la fuerza del término de emparejamiento pueden estimarse teóricamente o ajustarse a los datos. Este modelo simple reproduce las características principales de la energía de enlace de los núcleos.
La suposición del núcleo como una gota de líquido de Fermi todavía se usa ampliamente en forma de modelo de gota de rango finito (FRDM), debido a la posible buena reproducción de la energía de enlace nuclear en todo el gráfico, con la precisión necesaria para las predicciones de núcleos desconocidos. . [2]
La expresión "modelo de caparazón" es ambigua ya que se refiere a dos épocas diferentes en el estado del arte. Anteriormente se usaba para describir la existencia de capas de nucleones en el núcleo de acuerdo con un enfoque más cercano a lo que ahora se llama teoría del campo medio . Hoy en día, se refiere a un formalismo análogo al formalismo de interacción de configuración utilizado en química cuántica . Introduciremos aquí este último.
Las mediciones sistemáticas de la energía de enlace de los núcleos atómicos muestran desviaciones sistemáticas con respecto a las estimadas a partir del modelo de gota líquida. En particular, algunos núcleos que tienen ciertos valores para el número de protones y/o neutrones se unen más estrechamente de lo previsto por el modelo de gota de líquido. Estos núcleos se denominan simple/doblemente mágicos . Esta observación llevó a los científicos a suponer la existencia de una estructura de capa de nucleones (protones y neutrones) dentro del núcleo, como la de los electrones dentro de los átomos.
