stabilita nucleare
stabilità nucleare
I nuclei atomici possono essere classificati in stabili e radioattivi. I primi rimangono invariati nel tempo, mantenendo costanti le loro proprietà, mentre i radioattivi sono instabili e decadono, disintegrandosi in specie differenti. Se decadendo si trasformano in nuclei instabili, anche questi decadono finché non si sarà formato un nucleo stabile. In natura la maggior parte dei nuclei esistenti sono stabili, ma il panorama delle specie nucleari naturali e artificiali è tale che vi sono più nuclei radioattivi che stabili. La stabilità nucleare è definita dall’energia di legame con cui i nucleoni (protoni e neutroni) costituenti sono tenuti insieme all’interno del nucleo, in relazione agli stati energetici propri del sistema. Poiché i costituenti dei nuclei, come ogni sistema microscopico, obbediscono alle regole della meccanica quantistica, che limitano drasticamente le energie disponibili, un sistema di protoni e di neutroni in un nucleo può esistere solo in certi stati energetici discreti, caratteristici del particolare isotopo nucleare (definito dal numero atomico Z). In un nucleo stabile, i nucleoni si trovano nello stato energetico più basso e non possono liberare spontaneamente nucleoni né subire il decadimento radioattivo. Tra i nuclei con un dato numero di nucleoni A, quelli stabili hanno l’energia minima che corrisponde al massimo legame; quelli instabili, invece, hanno energia in eccesso che possono perdere attraverso il decadimento β portandosi verso la stabilità. I nuclei stabili, quindi, si trovano al fondo di una ‘valle’ (detta valle di stabilità) la cui profondità misura l’energia immagazzinata nel nucleo. L’energia di legame B viene generalmente riferita al singolo nucleone: il rapporto B/A rappresenta il termine indicativo della stabilità nucleare nel diagramma che riporta tale energia in funzione di A. La stabilità nucleare, quindi, dipende dalla struttura dei nuclei atomici e dall’equilibrio delle forze in esso agenti (nucleari attrattive e coulombiane repulsive) e quindi dal numero quantico di isospin (ossia dalla differenza N–Z, dove N è il numero dei neutroni), che rende conto del bilanciamento tra il numero di protoni e il numero di neutroni.