En la imagen m\u00e1s simple que podamos imaginar (seg\u00fan los conocimientos que hoy tenemos), el n\u00facleo at\u00f3mico est\u00e1 formado de protones<\/a> y neutrones<\/a> que a su vez est\u00e1n compuestos de Quarks, es decir, el prot\u00f3n<\/a> est\u00e1 conformado por tres quarks<\/a>, dos up y un down, mientras que los neutrones<\/a>, se forman con dos down y un up que, a su vez, est\u00e1n inmersos entre los ocho gluones<\/a> que hacen posible la fuerza nuclear fuerte<\/a>, confina a los Quarks y nos les permite que se separen en exceso. Aunque la fuerza entre quarks<\/a> dictan las interacciones entre los nucleones<\/a>, su presencia apenas se manifiesta en los n\u00facleos. Pero son estas fuerzas las que gobiernan el comportamiento de la naturaleza a distancias del tama\u00f1o del nucle\u00f3n<\/a> ( la escla del fentometro – 10\u0304 con exponente -15 m) y las que determinan que combinaciones de protones<\/a> Z y neutrones<\/a> N hacen el n\u00facleo estable.<\/p>\n La Naturaleza a trav\u00e9s del proceso de nucleos\u00edntesis<\/a> y m\u00e1s recientemente el Hombre mediante el uso de aceleradores de part\u00edculas puede producir n\u00facleos inestables. La exploraci\u00f3n de las propiedades de tales n\u00facleos en nuestros laboratorios en condiciones extremas de masa (n\u00facleos superpesados) o con una relaci\u00f3n entre el n\u00famero de protones<\/a> y el de neutrones<\/a> muy diferentes a la de los n\u00facleos que pueblan el valle de la estabilidad (n\u00facleos ex\u00f3ticos, ricos en protones<\/a> o ricos en neutrones<\/a>) ha centrado la mayor parte de la actividad reciente de los experimentadores.<\/p>\n <\/p>\n Los n\u00facleos que no est\u00e1n muy lejos de la estabilidad se convierten en otros estables mediante la desintegraci\u00f3n Beta de neutrones<\/a> en protones<\/a> y viceversa. Es la interacci\u00f3n d\u00e9bil la que es responsable de esa transmutaci\u00f3n, lo que explica que los tiempos t\u00edpicos de los procesos beta (\u03b2) sean muy largos, yendo desde unos pocos milisegundos en n\u00facleos como el Litio y el Arg\u00f3n hasta millones de a\u00f1os. Para n\u00facleos muy pesados el camino hacia la estabilidad puede ser muy distinto al resultarles m\u00e1s favorable emitir part\u00edculas ligeras, generalmente\u00a0 4He (\u03b1). Tambi\u00e9n pueden fisionarse expont\u00e1neamente en dos n\u00facleos de masa comparables. En los casos en que este proceso requiere atravesar una barrera de potencial, la vida media de los n\u00facleos radiactivos es comparable a la de la desintegraci\u00f3n beta<\/a>.<\/p>\n De vuelta a la carta de nucleidos, surge la pregunta de cu\u00e1les son los l\u00edmites de la estabilidad nuclear. Para un cierto n\u00famero m\u00e1sico A, existe un\u00a0 n\u00famero m\u00e1ximo de neutrones<\/a> \u00a0y otro de protones<\/a>, m\u00e1s all\u00e1 de los cu\u00e1les el n\u00facleo resultante no estar\u00eda ligado. Las dos l\u00edneas que dibujan esos n\u00fameros en el Diagrama de Segr\u00e9 se denominan l\u00edneas de goteo (del ingl\u00e9s \u201cdrip line\u201d) de neutrones<\/a> y de protones<\/a>, ya que si se a\u00f1adieran nucleones<\/a> adicionales, estos \u201cgotear\u00edan\u201d sin adherirse \u201cpermanentemente\u201d al sistema. Existen diferentes convenciones que permiten definir cuando un n\u00facleo es ligado, la que se basa en argumentos m\u00e1s f\u00edsicos es la que considera que un n\u00facleo es ligado si existe durante un tiempo suficientemente largo para que los electrones<\/a> puedan unirse a \u00e9l formando un \u00e1tomo. Ese tiempo es del orden de 10 con exponente -15 segundos. El l\u00edmite experimental viene dado por el m\u00ednimo tiempo que puede transcurrir entre su producci\u00f3n y su detecci\u00f3n, que se sit\u00faa hoy d\u00eda en el microsegundo (\u03bcs).<\/p>\n Los l\u00edmites de la estabilidad nuclear son inciertos y s\u00f3lo se conocen experimentalmente para los elementos m\u00e1s ligeros. La l\u00ednea de goteo prot\u00f3n<\/a>ica est\u00e1 relativamente pr\u00f3xima al valle de estabilidad puesto que la repulsi\u00f3n coulombiana impide que los n\u00facleos con gran exceso de protones<\/a> sean ligados. Existe informaci\u00f3n experimental hasta elementos con Z = 91. El proceso, bastante raro, de radiactividad<\/a> de protones<\/a> (emisi\u00f3n de uno o dos protones<\/a> desde el estado fundamental del n\u00facleo) es la se\u00f1al de que se ha cruzado la l\u00ednea de goteo. La situaci\u00f3n en el lado neutr\u00f3n<\/a>ico es muy diferente, la l\u00ednea de goteo es mucho m\u00e1s dif\u00edcil de alcanzar. Excepto para los n\u00facleos m\u00e1s ligeros (Z < 10) la posici\u00f3n de la l\u00ednea de goteo neutr\u00f3n<\/a>ica se puede estimar tan solo a partir de modelos. Pero, si bien las diferentes f\u00f3rmulas de masa reproducen correctamente los resultados experimentales, sus predicciones acerca de la l\u00ednea de goteo neutr\u00f3n<\/a>ica pueden divergir dr\u00e1sticamente. Saber cu\u00e1ntos neutrones<\/a> puede llegar a ligar un n\u00facleo pesado es una cuesti\u00f3n de gran inter\u00e9s relacionada tambi\u00e9n con la estructura y estabilidad de las estrellas de neutrones<\/a>.<\/p>\n Desde los casi 700 n\u00facleos que se esperan est\u00e9n ligados en su estado fundamental, se han observado hoy en d\u00eda unos 3000. La identificaci\u00f3n de nuevos n\u00facleos da lugar a menudo a descubrimientos que abren nuevos campos de investigaci\u00f3n como son:<\/p>\n \u2022 Los n\u00facleos con halo.<\/p>\n \u2022 La evoluci\u00f3n del campo medio nuclear lejos del valle de la estabilidad<\/p>\n \u2022 La existencia de nuevos tipos de superfluidez nuclear<\/p>\n \u2022 La aparici\u00f3n de nuevas regiones de formaci\u00f3n<\/p>\n \u2022 El estudio de nuevos modos de desintegraci\u00f3n<\/p>\n Los n\u00facleos que protagonizan estos descubrimientos son frecuentemente o muy ricos en protones<\/a> o en neutrones<\/a>. Se denominan gen\u00e9ricamente \u201cex\u00f3ticos\u201d, t\u00e9rmino acu\u00f1ado en los sesenta y que nos recuerda lo dif\u00edciles que son de producir a la vez que el beneficio que se obtiene de su estudio.<\/p>\n El inter\u00e9s en los n\u00facleos ex\u00f3ticos se centra en que presentan nuevas topolog\u00edas y modos de excitaci\u00f3n. Permiten comprender las interacciones nucle\u00f3n<\/a>icas\u00a0 mediante el estudio de su evoluci\u00f3n estructural en un amplio rango de secuencias isot\u00f3picas (mismo Z) o isot\u00f3nicas (n\u00facleos con el mismo n\u00famero N de neutrones<\/a>). Su conocimiento es cr\u00edtico para responder a cuestiones astrof\u00edsicas como los mecanismos de generaci\u00f3n de energ\u00eda en estrellas, la naturaleza de los fen\u00f3menos explosivos m\u00e1s violentos del Universo, o la nucleos\u00edntesis<\/a> y el origen de los elementos. Adem\u00e1s, los n\u00facleos ex\u00f3ticos exhiben de una manera \u00fanica la f\u00edsica de los sistemas cu\u00e1nticos poco ligados gobernados por la interacci\u00f3n fuerte. Como la energ\u00eda de enlace del \u00faltimo nucle\u00f3n<\/a> se reduce cuando nos alejamos del valle de estabilidad, la cercan\u00eda al continuo puede dar lugar a cambios importantes en las manifestaciones de las correlaciones nucleares. Un ejemplo cl\u00e1sico de correlaci\u00f3n nuclear es la que induce la interacci\u00f3n de emparejamiento (pairing), que es responsable de que in sistema con n\u00famero par de neutrones<\/a> y de protones<\/a> tenga una l\u00ednea de ligadura mayor que uno impar. (Entre los casi 300 n\u00facleos entre estables y primordiales originados en la formaci\u00f3n de la Tierra y que todav\u00eda persisten\u00a0 ((T1\/2<\/sub> > 109<\/sup> \u03b1)\u00a0s\u00f3lo cuatro tienen N = impar y Z impar y menos de un 40% son impares bien en protones<\/a> o en neutrones<\/a>). Esta interacci\u00f3n de emparejamiento es tambi\u00e9n responsable de la superfluidez nuclear.<\/p>\n El n\u00facleo presenta a la vez caracter\u00edsticas t\u00edpicas de los sistemas cu\u00e1nticos de pocos y muchos cuerpos. Sus manifestaciones microsc\u00f3picas y mesosc\u00f3picas est\u00e1n gobernadas por fuerzas efectivas de 2 y 3 cuerpos muy complejas, que dependen, no solo de la distancias entre los nucleones<\/a> sino tambi\u00e9n de sus momentos y espines. En sus comportamientos microsc\u00f3picos el n\u00facleo nos recuerda al \u00e1tomo, en cuanto a los ingredientes fundamentales son los orbitales y las interacciones de los nucleones<\/a> individuales. Numerosos experimentos muestran que nos n\u00facleos con N \u00f3 Z igual a uno de los n\u00fameros m\u00e1gicos 2, 8, 20, 28, 50, 82 y 126 son m\u00e1s estables que sus vecinos y apoyan la validez del modelo de capas nuclear. Lejos de la estabilidad se puede modificar la estructura de las capas debido a que la interacci\u00f3n neutr\u00f3n<\/a>-prot\u00f3n<\/a>, neutr\u00f3n<\/a>-neutr\u00f3n<\/a> y prot\u00f3n<\/a>-prot\u00f3n<\/a> tienen diferente peso relativo en la construcci\u00f3n del potencial autoligante nuclear.<\/p>\n Simult\u00e1neamente, se encuentran en el n\u00facleo propiedades asimilables a las de una gota cu\u00e1ntica cargada y por lo tanto se introducen conceptos semicl\u00e1sicos como energ\u00eda de superficie, deformaci\u00f3n, vibraciones, rotaciones, transiciones de forma, etc. Entender la emergencia de estos comportamientos semicl\u00e1sicos, propios de los sistemas mesosc\u00f3picos, en t\u00e9rminos de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica de los componentes elementales del n\u00facleo, protones<\/a> y neutrones<\/a>, es uno de los retos mayores de la f\u00edsica nuclear te\u00f3rica de nuestros d\u00edas.<\/p>\n En este trabajo partiremos del art\u00edculo \u201cAvances recientes en Estructura Nuclear\u201d de A Jungclaus y J.L. Egido escrito con motivo del Centenario de la RSEF (Revista Espa\u00f1ola de F\u00edsica, V. 17, n\u00ba 3, pag. 55), para centrarnos en dos aspectos muy relevantes en los n\u00facleos ex\u00f3ticos. Por un lado su car\u00e1cter poco ligado que da lugar a fen\u00f3menos como los n\u00facleos con halo o a la aparici\u00f3n de modos ex\u00f3ticos de desintegraci\u00f3n. Por otro lado, el equilibrio entre protones<\/a> y neutrones<\/a> (medido por el n\u00famero cu\u00e1ntico de isosp\u00edn, que para el estado fundamental de los n\u00facleos coincide generalmente con la mitad de la diferencia entre el n\u00famero de neutrones<\/a> y el de protones<\/a>) produce cambios en el potencial que describe el sistema nuclear provocando en ciertos casos la desaparici\u00f3n de los n\u00fameros m\u00e1gicos habituales y dando lugar a nuevas combinaciones de protones<\/a> y neutrones<\/a> que presentan una mayor estabilidad.<\/p>\n 2. L\u00edmites de la Existencia Nuclea<\/p>\n Una de las preguntas m\u00e1s simples y fundamentales que se nos plantea es: \u00bfCu\u00e1ntos elementos qu\u00edmicos pueden existir? Desgraciadamente no tenemos una respuesta definitiva a esta pregunta. Hay tres formas en N, Z y A que definen los l\u00edmites de existencia nuclear. De entre ellas la m\u00e1s atractiva es la frontera en Z. Recordemos que nuestro conocimiento de los elementos qu\u00edmicos m\u00e1s pesados deriva enteramente de la F\u00edsica Nuclear. Originalmente el modelo de la gota l\u00edquida predec\u00eda que el l\u00edmite de estabilidad se encontraba en Z entre 100-106. A partir de estos valores de Z la repulsi\u00f3n coulombiana entre protones<\/a> superaba la fuerza atractiva nuclear de corto alcance. Sin embargo, ciertos n\u00facleos pueden obtener estabilidad extra debido a las correcciones microsc\u00f3picas de capas. Se han dedicado \u00edmprobos esfuerzos a obtener la mejor descripci\u00f3n y extrapolaci\u00f3n del campo medio, que s\u00f3lo est\u00e1 suficientemente comprobado para n\u00facleos con Z \u2264 92. Los modelos actuales de campo medio autoconsistente se dividen se dividen en relativista y no relativistas. Los modelos no relativistas favorecen la isla de estabilidad de elementos superpesados (SHE) alrededor de Z = 124 \u00f3 126 y N = 184. Sin embargo, los modelos relativistas favorecen una zona de estabilidad m\u00e1s extendida centrada alrededor de Z = 120 y N = 172. S\u00f3lo la producci\u00f3n de estos n\u00facleos nos dir\u00e1 donde se localiza la isla y por tanto qu\u00e9 modelo describe mejor los n\u00facleos superpesados.<\/p>\n Desde un punto de vista experimental se han seguido dos v\u00edas de aproximaci\u00f3n para intentar alcanzar la isla de estabilidad (SHE). La primera utiliza la llamada reacciones de \u201cfusi\u00f3n fr\u00eda\u201d en ellas se utilizan haces estables sobre blancos estables. La energ\u00eda del haz incidente se elige para que el n\u00facleo compuesto formado est\u00e9 “fr\u00edo” y no evapore apenas part\u00edculas, form\u00e1ndose un nuevo n\u00facleo de carga igual a la suma del proyectil y el blanco, Z – Zp + ZB. El n\u00facleo formado sale del blanco delgado y atraviesa un filtro de velocidad de Wien que mediante campos el\u00e9ctricos y magn\u00e9ticos permite separar el nuevo n\u00facleo del haz incidente . Una vez separado se implanta en un detector de Si de bandas \u00a0y se correlaciona temporalmente el i\u00f3n implantado con las sucesivas part\u00edculas alfa<\/a> (\u03b1) emitidas en el mismo pixel del detector. Mediendo las energ\u00edas de las nuevas part\u00edculas alfa<\/a> detectadas y la cadena que las conecta con desintegraciones alfa conocidas se ha podido identificar nuevas especies. Mediante este procedimiento se han identificado en el GSI<\/a> (Alemania) nuevos elementos hasta Z = 112.<\/p>\n Dejaremos aqu\u00ed el final de la Primera parte \u00a0de este buen art\u00edculo de Do\u00f1a Mar\u00eda Jos\u00e9 Garc\u00eda Borge y D. Alfredo Poves, publicado en la Revista Espa\u00f1ola de F\u00edsica, Volumen 22\/2008, con el t\u00edtulo “Estructura Nuclear: A la b\u00fasqueda de los l\u00edmites”.<\/p>\n\n
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