Modello nucleare a shell: differenze tra le versioni

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[[File:Shells.png|thumb|right|I livelli a bassa energia in 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 shell''' 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 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 [[Eugene 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.

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 osserva che ci sono delle situazioni 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.

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 {{CitazioneSenza necessariafonte|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>{{Cita pubblicazione|cognome=Ozawa|nome=A.|cognome2=Kobayashi|nome2=T.|cognome3=Suzuki|nome3=T.|cognome4=Yoshida|nome4=K.|cognome5=Tanihata|nome5=I.|titolo=New Magic Number, N=16, near the Neutron Drip Line|rivista=Physical Review Letters|volume=84|numero=24|p=5493|anno=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.

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* {{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|meccanica quantistica}}

[[Categoria:Fisica nucleare]]