Esplorare il paesaggio nucleare

Questo articolo di divulgazione potrebbe essere un po' più complesso dei precedenti, ma questo incipit non vuole essere di scoraggiamento per il lettore inesperto, anzi vuole stimolarlo a porre attenzione e a fare domande se qualcosa non fosse chiaro.

Prima di iniziare a leggere questo articolo è indispensabile leggere il precedente della serie che trovate a questo indirizzo. In quell'articolo abbiamo capito il ruolo importante che giocano i neutroni nel tenere insieme il nucleo dell'atomo sfruttando l'interazione nucleare forte.

Il massimo numero di neutroni

Fatta questa premessa, uno potrebbe pensare che un nucleo è tanto più stabile quanti neutroni ci sono, infatti questi distanziano i protoni diminuendo l'effetto della repulsione di Coulomb e legano i nucleoni (protoni e neutroni) grazie all'attrazione della forza nucleare forte. La natura, che non smette mai di stupirci, è però diversa: la forza nucleare forte è a brevissimo raggio e così succede che aggiungere neutroni ad un nucleo non è sempre un'operazione vantaggiosa in termini energetici. Si arriva ad un punto in cui l'aggiunta di un altro neutrone è a bilancio energetico nullo e quindi il neutrone semplicemente scivola via dal nucleo senza attaccarsi.

Il termine scivola via deriva dalla traduzione in italiano della locuzione inglese usata per descrivere il fenomeno, ovvero il neutron dripping. Per ogni elemento della tavola periodica esiste questo numero massimo di neutroni, ma solo per alcuni, in particolare i più leggeri si conosce quale è il valore. Per completezza vorrei aggiungere che esiste anche il proton dripping, ovvero per un dato numero di massa (somma di neutroni e protoni) questo rappresenta il massimo numero di protoni che si possono avere nel nucleo.

Se la cosa vi sembra complicata, allora sono sicuro di rendervela più comprensibile con l'immagine qui sopra. E' il paesaggio nucleare: ogni punto rappresenta un nucleo atomico fatto da un certo numero di neutroni (asse orizzontale) e di protoni (asse verticale). In nero sono rappresentati i nuclei stabili, quelli che esistono in natura. La zona grigio chiara contiene tutti i nuclei che conosciamo e che sono instabili, ovvero radioattivi e che possiamo produrre artificialmente agli acceleratori o ai reattori. Le zone grigio scuro rappresentano i luoghi ancora inesplorati che si spingono appunto fino alle colonne d'Ercole del mondo nucleare, ovvero le linee di dripping di protoni e neutroni. Se dal lato protoni, l'esplorazione è quasi conclusa  dal lato dei neutroni c'è ancora tanto da scoprire e per questo motivo nel prossimo nostro articolo ci occuperemo dei nuclei estremamente ricchi di neutroni.


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