Nuclei magici e doppio magici

Continua la serie di articoli divulgativi di fisica nucleare di base. Ricordiamo che non si tratta di un corso di fisica, ma un tentativo di spiegare a tutti alcuni fenomeni che avvengono nel nucleo dell'atomo.

Prima di cimentarvi nella lettura di questo articolo, assicuratevi di aver letto le puntate precedenti sul ruolo stabilizzante dei neutroni nel nucleo e sull'esplorazione del paesaggio nucleare con le linee di dripping. Nell'ultima puntata abbiamo visto come sia ancora ampio e inesplorato il territorio dei nuclei ricchi di neutroni e vi starete domandando come mai.

Il motivo è semplice, man mano che ci si sposta dalla linea di stabilità, quella rappresentata dai quadratini neri, i nuclei diventano sempre più instabili e di conseguenza decadono sempre più velocemente rendendoli molto difficili da studiare. Nemmeno il tempo di produrli e sono già bella che spariti; in alcuni fortunati casi possiamo sapere che erano lì grazie ai loro discendenti, ma di loro nemmeno una traccia.


Numeri magici

Ci vuole una magia... tranquilli non sono diventato pazzo, parliamo di magia ma restiamo nell'ambito della scienza. Per capire dobbiamo fare un passo indietro e ricominciare dai nuclei molto piccoli. Possiamo immaginare il nucleo dell'atomo, come l'atomo stesso, strutturato a livelli. Immaginatevi come se i nucleoni all'interno del nucleo siano disposti su livelli sempre più grandi. Man mano che i livelli diventano più grandi, aumenta il numero di neutroni o protoni che possono ospitare. Quando il livello è al completo, allora il nucleo si trova in una configurazione particolarmente stabile. Si chiama magico il numero di protoni o di neutroni necessari per riempire un livello: sono magici, per esempio, il 2, l'8, il 20, il 28 eccetera. Il nucleo di elio (particella alfa) che è composto da 2 protoni e da 2 neutroni è doppiamente magico, lo è sia per i protoni sia per i neutroni ed è di una stabilità impressionante.

I nuclei doppio magici grazie alla loro stabilità ci permettono di studiare nuclei molto ricchi di neutroni, come per esempio lo stagno 132. Lo stagno ha numero atomico 50, che è magico, e l'isotopo 132 ha 82 neutroni che è ancora un numero magico. Nonostante l'elevata massa, questo isotopo ha un tempo di dimezzamento ragionevole: 40 secondi circa. Quindi bisogna essere veloci, ma c'è abbastanza tempo per produrli e studiarli.

Il numero magico successivo è 126, infatti se a questo numero di neutroni aggiungo 82 protoni ottengo il piombo-208 che guarda caso è il punto di arrivo della catena del torio.

Nella prossima puntata vedremo come utilizzare lo stagno 132 per studiare il paesaggio nucleare.

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