La Mayor Abundancia de Núcleos de Número Mágico

Parte de la motivación para optar por el modelo de capas en la estructura nuclear, es la existencia de los "números mágicos" de neutrones y protones, en los cuales, los núcleos tienen una estabilidad excepcional, lo que implica una especie de "capa completa". Un indicio de esta estabilidad es, la mayor abundancia de isótopos que tienen un número mágico de neutrones o de protones.

La ilustración anterior examina la abundancia de elementos alrededor del hierro y por encima. Nuestro modelo de formación de elementos pesados, implica procesos extraordinarios en las supernovas. Dado que estos núcleos nacen en la vorágine de neutrones y neutrinos, en las partes exteriores de las violentas supernovas, se esperaría una ventaja estadística en aquellos isótopos que son más estables, y por lo tanto, tendrían la menor sección transversal para el tipo de dispersión que los perturbaron.

Aunque los picos de abundancia de los isótopos de números mágicos no parecen ser particularmente prominente, téngase en cuenta que la escala vertical es logarítmica.

El hierro-56 es un caso particularmente único, como se muestra por su extraordinaria abundancia. El hierro-56 es un núcleo par-par, y por lo tanto, se espera que sea particularmente estable debido a la contribución de Pauli en el modelo de la gota líquida, pero no tiene números mágicos de N o Z. Su energía de enlace solamente la supera el níquel-62, (el nucleido mas estable) y el hierro-58. Está cerca del pico de la curva de energía de enlace, y por lo tanto puede ser considerado como uno de los puntos extremos, de ambas secuencias de fusión nuclear y fisión nuclear, de manera que tal vez sea la explicación de su extraordinaria abundancia.

"Números Mágicos" de Nucleones al Final de la Serie Radiactiva Natural

Parte de la motivación para optar por el modelo de capas en la estructura nuclear, es la existencia de los "números mágicos" de neutrones y protones, en los cuales, los núcleos tienen una estabilidad excepcional, lo que implica una especie de "capa completa". Otra prueba de la singularidad de estos números, es el hecho de que los puntos finales de las cuatro series radiactivas naturales, son núcleos que tienen números mágicos de N o Z.

Los productos finales del plomo tienen 82 protones, un número mágico, y el bismuto tiene 126 neutrones, también un número mágico. El plomo-208 es doblemente mágico con Z=82, N=126.

Secciones Transversales en la Absorción de Neutrones

Parte de la motivación para optar por el modelo de capas en la estructura nuclear, es la existencia de los "números mágicos" de neutrones y protones, en los cuales, los núcleos tienen una estabilidad excepcional, lo que implica una especie de "capa completa". Parte de esta evidencia proviene de las secciones transversales de absorción de los neutrones.

La estabilidad de los núcleos con números mágicos de neutrones, hace que sean menos propensos a ser excitados por el bombardeo de neutrones. La probabilidad de la absorción incidente, se expresa como la sección transversal efectiva, que presenta el núcleo objetivo a aquellos neutrones entrantes. La unidad común para la sección transversal es el barn. El eje vertical de la ilustración está expresado en milibarns.

Energía de Enlace del Último Neutrón como Evidencia de la Estructura de Capas

Parte de la motivación para optar por el modelo de capas en la estructura nuclear, es la existencia de los "números mágicos" de neutrones y protones, en los cuales, los núcleos tienen una estabilidad excepcional, lo que implica una especie de "capa completa". Parte de esta evidencia proviene de la medición de la energía necesaria para separar un neutrón del núcleo.

Esta dependencia de la energía para eliminar el último neutrón, es una fuerte evidencia de la existencia de un tipo de estructura de capa. En los núcleos de números mágicos, la capa está "completa", y es difícil eliminar un neutrón. Justo encima de la capa completa, los neutrones adicionales están unidos menos estrechamente, recordando a los metales alcalinos en la estructura de capa química. El cero de energía de arriba, es la energía de enlace esperada por la fórmula de Weizsaeker.