Modelli nucleari

Per i nuclei non esiste un unico modello nucleare capace di spiegare tutte le sue proprietà, esistono però diversi modelli che si completano a vicenda. I motivi sono principalmente due:

non esiste un corpo centrale di grande massa che rappresenti il centro di attrazione;
non si conosce la struttura del potenziale di interazione nucleare.

I principali modelli sono:

il modello a goccia di liquido;
il modello a guscio (Shell);
il modello collettivo.

Il modello a goccia di liquido

Lo stesso argomento in dettaglio: Modello a goccia di liquido.

Il modello nucleare a goccia fu ipotizzato nel 1939 da Niels Bohr e da John Archibald Wheeler per spiegare la perdita di massa durante una fissione nucleare (difetto di massa).

Quando il nucleo viene colpito da un neutrone si produce un assorbimento di questa particella da parte del nucleo stesso e ciò causa un eccesso di energia che determina un moto oscillatorio (come una goccia di liquido che ha assorbito energia meccanica). Il moto oscillatorio causa quindi un allungamento del nucleo finché questo non si rompe (fissione nucleare).

Il modello a guscio (Shell)

Lo stesso argomento in dettaglio: Modello nucleare a shell.

Il modello a guscio (shell, o a strati) i nucleoni hanno proprietà simili a quelle degli elettroni intorno al nucleo, ovvero essi si trovano su orbitali dove agiscono forze nucleari attrattive^[1].

Se il numero di neutroni o protoni presenti nel nucleo è uguale ai "numeri magici" (2, 8, 20, 28, 50, 82 e 126)^[2]^[3] i nuclei sono particolarmente stabili, sono fortemente legati e sono particolarmente abbondanti^[4]; viceversa i nuclei con uno o due protoni e/o neutroni in più risultano poco legati. Il modello a shell predice in maniera soddisfacente spin, parità, momento magnetico e momento di quadrupolo elettrico dei nuclidi.

Il modello collettivo

Anche il modello a guscio non è del tutto soddisfacente e deve essere integrato con il modello a goccia. Da questa integrazione nasce il modello collettivo, che però lascia ancora insoluti molti problemi sulla natura del nucleo.

Note

^ Nuclear Shell Model
^ (EN) Articolo Archiviato il 27 febbraio 2018 in Internet Archive. sul "modello nucleare a shell" in cui sono riportati i riempimenti delle shell per vari elementi. URL consultato il 4 luglio 2011.
^ A. Ozawa, T. Kobayashi, T. Suzuki, K. Yoshida e I. Tanihata, New Magic Number, N=16, near the Neutron Drip Line, in Physical Review Letters, vol. 84, n. 24, 2000, p. 5493, Bibcode:2000PhRvL..84.5493O, DOI:10.1103/PhysRevLett.84.5493, PMID 10990977.
^ Un nuovo numero magico nucleare, Le scienze

Bibliografia

(EN) I. Talmi e A. de-Shalit, Nuclear Shell Theory, Academic Press, (reprinted by Dover Publications), 1963, ISBN 0-486-43933-X.
(EN) I. Talmi, Simple Models of Complex Nuclei: The Shell Model and the Interacting Boson Model, Harwood Academic Publishers, 1993, ISBN 3-7186-0551-1.

Voci correlate

Collegamenti esterni

The Nucleus – a chapter from an online textbook, su lightandmatter.com. URL consultato il 30 dicembre 2014 (archiviato dall'url originale il 14 dicembre 2010).
The LIVEChart of Nuclides – IAEA in Java or HTML
Article on the "nuclear shell model," giving nuclear shell filling for the various elements. Accessed Sept. 16, 2009.
Timeline: Subatomic Concepts, Nuclear Science & Technology, su nagysandor.eu.
Liquid drop model in the hyperphysics online reference at Georgia State University
Liquid drop model with parameter fit from First Observations of Excited States in the Neutron Deficient Nuclei ^160,161W and ¹⁵⁹Ta, Alex Keenan, PhD thesis, University of Liverpool, 1999 (HTML version)