Modelo de la gota líquida

Se considera el núcleo formado por nucleones mezclados al azar como moléculas del agua en una gota.  El primer modelo nuclear fue propuesto por Niels Bohr en 1937, considerándolo como una especie de gota líquida que contenía protones y neutrones moviéndose con una desordenada agitación, fig.12.4. Imaginó muchas partículas dentro de un núcleo pesado, de forma esférica, efectuando movimientos parecidos a los de las moléculas dentro de una gota de agua. En un núcleo estable los nucleones se mueven con poca energía cinética, pero cuando éstos se mueven muy rápidamente aumentaban las posibilidades de desintegración nuclear.

En 1949 María Goeppert Mayer y Hans Jensen (premios Nobel en 1963) descubrieron sorprendentes irregularidades en las propiedades del núcleo, sin embargo comprendieron que la estabilidad del núcleo dependía del número de protones y neutrones, y de su proporción  mutua. Propusieron una nueva estructura del núcleo, en la que protones y neutrones estarían dispuestos independientemente unos de otros en capas distintas, obedeciendo las leyes de la mecánica cuántica, fig.12.5, y cuando éstos se disponen en la configuración de mínima energía, el  núcleo se halla en el estado fundamental.

Estas capas similares a las de una cebolla, tienen una capacidad limitada de nucleones y el número correspondiente al llenado completo de una capa, se designa como un número mágico. Entonces el núcleo adopta la forma esférica, conteniendo una capa cerrada de protones o neutrones. Los números mágicos son: 2, 8, 20, 28, 40, 50, 82,  126 y 184  y aquellos núcleos en los que sus nucleones toman estos números son los  más estables, en especial, los doblemente mágicos, en los que tanto el número de protones como el de neutrones corresponden con los números mágicos.

 

Por ejemplo el helio 4 (2 protones y 2 neutrones), el oxígeno 16 (8 protones y 8 neutrones), el calcio 40 (20 protones y 20 neutrones), el níquel 56 (28 protones y 28 neutrones) o el plomo 208 (82 protones y 126 neutrones).  Este modelo no explica todas las propiedades del núcleo, pero sí su forma esférica. Además ayuda en la predicción de la energía de ligadura de los núcleos.