Modello nucleare a shell: differenze tra le versioni

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In [[fisica nucleare]] e [[chimica nucleare]], il ''modello nucleare a shell'' è un [[modello]] del [[nucleo atomico]] che usa il [[principio di esclusione di Pauli]] per descrivere la struttura del nucleo in termini dei livelli energetici<ref>[http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nuclear/shell.html Nuclear Shell Model]</ref>. Il primo modello a shell fu proposto da [[Dmitry Ivanenko]] (insieme a E. Gapon) e quindi sviluppato nel 1949 a seguito del lavoro indipendente di altri fisici, tra i quali in particolare [[Paul Wigner]], [[Maria Goeppert-Mayer]] e [[J. Hans D. Jensen]] ai quali venne congiuntamente assegnato il [[premio Nobel per la fisica]] nel 1963 per il loro lavoro in questo campo.

[[File:Shells.png|thumb|I livelli a bassa energia nel modello nucleare a shell con un oscillatore potenziale senza interazione orbita-spin. Il numero a destra di un livello indica la sua degenerazione, gli interi nei riquadri indicano i numeri magici]]

In [[fisica nucleare]] e [[chimica nucleare]], il '''modello nucleare a guscio''' è un [[Modello fisico|modello]] del [[nucleo atomico]] che usa il [[principio di esclusione di Pauli]] per descrivere la struttura del nucleo in termini dei livelli energetici<ref>{{cita web|url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nuclear/shell.html|titolo=Nuclear Shell Model <!--creato automaticamente, da ricontrollare manualmente -->|lingua= |data= |accesso= }}</ref>.

Il modello a shell del nucleo è parzialmente analogo al [[modello atomico a shell]] che descrive la disposizione degli [[elettrone|elettroni]] in un atomo, in particolare la configurazione di "shell piena" ha particolare stabilità. In modo analogo quando un [[nucleone]] (un [[protone]] o un [[neutrone]]) viene aggiunto al nucleo si osservano che ci sono delle situazione in cui l'energia di legame di un nucleo successivo è significativamente più bassa della precedente. Questa osservazione è stata caratterizzata con l'espressione "[[numero magico (fisica)|numeri magici]]", ovvero le configurazioni contenenti 2, 8, 20, 28, 50, 82 o 126 nucleoni risultavano particolarmente più stabili di quelle contenenti un nucleone in più. Il modello a shell del nucleo si basa su questo fatto sperimentale.

In [[fisica nucleare]] e [[chimica nucleare]], il ''modello nucleare a shell'' è un [[modello]] del [[nucleo atomico]] che usa il [[principio di esclusione di Pauli]] per descrivere la struttura del nucleo in termini dei livelli energetici<ref>[http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/nuclear/shell.html Nuclear Shell Model]</ref>. Il primo modello a shellgusco fu proposto da [[Dmitry Ivanenko]] (insieme a E. Gapon) e quindipoi sviluppato nel [[1949]] a seguito del lavoro indipendente di altri fisici, tra i quali in particolare [[PaulEugene Wigner]], [[Maria Goeppert-Mayer]] e [[J. Hans D. Jensen]] ai quali venne congiuntamente assegnato il [[premio Nobel per la fisica]] nel [[1963]] per il loro lavoro in questo campo.

Si noti che le shell esistono sia per i protoni che per i neutroni separatamente così che si può parlare di "nucleo magico" quando uno dei due tipi di nucleoni raggiunge un numero magico e di "nuclei doppiamente magici" quando lo sono entrambi. Date alcune variazioni nel riempimento degli orbitali i numeri magici massimi sono 126 e {{cn|184}} per i neutroni ma solo 114 per i protoni. Sono stati trovati dei numeri semimagici, in particolare Z=40<ref>{{en}} [http://www.halexandria.org/dward472.htm Articolo] sul "modello nucleare a shell" in cui sono riportati i riempimenti delle shell per vari elementi. URL consultato il 4 luglio 2011.</ref>, 16 potrebbe essere un ulteriore numero magico<ref>{{cite journal|last1=Ozawa|first1=A.|last2=Kobayashi|first2=T.|last3=Suzuki|first3=T.|last4=Yoshida|first4=K.|last5=Tanihata|first5=I.|title=New Magic Number, N=16, near the Neutron Drip Line|journal=Physical Review Letters|volume=84|issue=24|pages=5493|year=2000|pmid=10990977|doi=10.1103/PhysRevLett.84.5493|bibcode=2000PhRvL..84.5493O}}</ref>.

== Descrizione ==

Il modello a shell del nucleo è parzialmente analogo al [[modello atomico a shell|modello atomico a guscio]] che descrive la disposizione degli [[elettrone|elettroni]] in un atomo, in particolare la configurazione di "shellguscio pienapieno" ha particolare stabilità. In modo analogo quando un [[nucleone]] (un [[protone]] o un [[neutrone]]) viene aggiunto al nucleo si osservanoosserva che ci sono delle situazionesituazioni in cui l'energia di legame di un nucleo successivo è significativamente più bassa della precedente. Questa osservazione è stata caratterizzata con l'espressione "[[numero magico (fisica)|numeri magici]]", ovvero le configurazioni contenenti 2, 8, 20, 28, 50, 82 o 126 nucleoni risultavano particolarmente più stabili di quelle contenenti un nucleone in più. Il modello a shell del nucleo si basa su questo fatto sperimentale.

Questa osservazione è stata caratterizzata con l'espressione derogatoria "[[numero magico (fisica)|numeri magici]]", ovvero le configurazioni contenenti 2, 8, 20, 28, 50, 82 o 126 nucleoni risultavano particolarmente più stabili di quelle contenenti un nucleone in più. Il modello a guscio del nucleo si basa su questo fatto sperimentale.

Si noti che lei shelllivelli “a guscio” esistono, secondo il modello, sia per i protoni che per i neutroni separatamente, così che si può parlare di "nucleo magico" quando uno dei due tipi di nucleoni raggiunge un numero magico e di "nuclei doppiamente magici" quando lo sono entrambi. Date alcune variazioni nel riempimento degli orbitali i numeri magici massimi sono 126 e {{cnSenza fonte|184}} per i neutroni ma solo 114 per i protoni. Sono stati trovati dei numeri semimagici, in particolare Z=40<ref>{{en}} [http://www.halexandria.org/dward472.htm Articolo] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20180227011419/http://www.halexandria.org/dward472.htm |data=27 febbraio 2018 }} sul "modello nucleare a shell" in cui sono riportati i riempimenti delle shell per vari elementi. URL consultato il 4 luglio 2011.</ref>, 16 potrebbe essere un ulteriore numero magico<ref>{{citeCita journalpubblicazione|last1cognome=Ozawa|first1nome=A.|last2cognome2=Kobayashi|first2nome2=T.|last3cognome3=Suzuki|first3nome3=T.|last4cognome4=Yoshida|first4nome4=K.|last5cognome5=Tanihata|first5nome5=I.|titletitolo=New Magic Number, N=16, near the Neutron Drip Line|journalrivista=Physical Review Letters|volume=84|issuenumero=24|pagesp=5493|yearanno=2000|pmid=10990977|doi=10.1103/PhysRevLett.84.5493|bibcode=2000PhRvL..84.5493O}}</ref>.

Per ottenere questi numeri, il modello nucleare a shell parte da un potenziale medio al quale viene aggiunto un termine di [[interazione spin-orbita]]. Ulteriori termini empirici, dati ancora dall'accoppiamento spin-orbita nucleare (detti complessivamente "[[termine di Nilsson]]"), devono essere tuttavia aggiunti per riprodurre precisamente i dati sperimentali.

In ogni caso i numeri magici dei nucleoni, così come altre proprietà, possono essere ricavati approssimando il modello con un [[oscillatore armonico quantistico]] tre dimensionaletridimensionale con una interazione spin-orbita. Un potenziale più realistico (ma anche più complesso) è il [[potenziale di Woods-Saxon]].

[[Igal Talmi]] ha successivamente sviluppato un metodo per ottenere informazioni dai dati sperimentali e lo ha utilizzato per predirrepredire energie che non erano state misurate precedentemente. Questa descrizione si è poi sviluppata nel [[modello a bosoni interagenti]].

==Note==

<references />

== Bibliografia ==

* {{cita libro|url=https://www.amazon.com/Nuclear-Shell-Theory-Dover-Editions/dp/048643933X |titolo=Nuclear Shell Theory| nome=I. | cognome=Talmi | nome2=A. | cognome2=de-Shalit |anno=1963|editore= Academic Press, (reprinted by Dover Publications)|ISBN=0-486-43933-X| lingua=en}}

* {{cita libro|url=https://www.amazon.co.uk/Simple-Models-Complex-Nuclei-Contemporary/dp/3718605503|titolo=Simple Models of Complex Nuclei: The Shell Model and the Interacting Boson Model| nome=I. | cognome=Talmi |anno=1993|editore= Harwood Academic Publishers|ISBN=3-7186-0551-1 | lingua=en}}

==Voci correlate==

* [[Modello a goccia]]

==Collegamenti esterni==

* {{cita web|http://cosmo.volya.net|Nuclear Shell Model Web Portal|lingua=en}}

* {{en}} [https://ribf.riken.jp/Lecture/Talmi-24Nov2010/ "On single nucleon wave functions"], lezione di I. Talmi (24 novembre 2010) al RIKEN Nishina Center

{{Portale|energia nucleare|quantistica}}

[[Categoria:Fisica nucleare]]

[[Igal Talmi]] ha successivamente sviluppato un metodo per ottenere informazioni dai dati sperimentali e lo ha utilizzato per predirre energie che non erano state misurate precedentemente. Questa descrizione si è poi sviluppata nel [[modello a bosoni interagenti]].