En el campo de la física atómica, los científicos han estado luchando durante mucho tiempo con la intrigante pregunta por qué algunos átomos continúan existiendo para Eonen, mientras que otros se desmoronan casi de inmediato. Lead-208, por ejemplo, tiene una notable estabilidad, que probablemente existe hasta que el universo se haya llevado a su fin, mientras que los isótopos sintéticos como Technecium-99 apenas toman más de unas pocas horas. La explicación radica en la estructura de los núcleos atómicos, donde ciertos “números mágicos” de las partículas nucleares crean una resiliencia envidiable contra la descomposición radiactiva.
Estos números mágicos, específicamente 2, 8, 20, 28, 50, 82 y 126, son cruciales para determinar la estabilidad de diferentes isótopos. Según David Jenkins, físico nuclear de la Universidad de York, la combinación de componentes nucleares juega un papel crucial en la estabilidad. El núcleo de helio, que consta de dos protones y dos neutrones, es, por ejemplo, una excelente ilustración de este principio, con una configuración excepcionalmente estable.
Las fechas de investigación de las décadas de 1940 y 1950 revelaron que no solo los elementos pesados, sino también algunos isótopos más ligeros muestran radiactividad. Carbon-14 y Potassium-40, por ejemplo, expiran lenta y considerablemente la radiación de fondo en la Tierra. Es intrigante que los científicos establecieran que ciertas combinaciones de protones y neutrones dan como resultado estructuras atómicas particularmente estables, lo que lleva al descubrimiento de números mágicos.
El proceso de un átomo que está en descomposición radiactiva a menudo resulta en las emisiones de núcleos de helio, también conocidos como partículas de Alfa. Jenkins señala la peculiaridad de este fenómeno: en lugar de perder protones o neutrones por separado, átomos inestables, estos grupos muy atados, resultan masivamente, gracias a su estabilidad, un concepto estrechamente conectado a números mágicos.
Además del helio, las configuraciones estables incluyen oxígeno-16 con ocho protones y neutrones, calcio-40 con 20 de cada uno y plomo-208 con 82 protones y 126 neutrones. Estas combinaciones revelan la conexión en profundidad entre la estructura atómica y la estabilidad.
Para aclarar aún más estas relaciones, los físicos desarrollaron el “modelo de escala nuclear”, análogo a las escalas electrónicas de los átomos que determinan el comportamiento químico. Este modelo establece que los protones y los neutrones están en “conchas” específicos y que los núcleos más estables surgen cuando estas conchas están completamente llenas. Aunque la mecánica subyacente de esta teoría se basa en interacciones cuánticas complejas, se supone que la fuerza nuclear fuerte es particularmente efectiva dentro de las capas completamente completadas.
Las partículas que corresponden a números mágicos facilitan la dinámica única. Un isótopo puede clasificarse como magia separada, tiene un número mágico de protones o neutrones, pero aquellos con números mágicos llamados ambos, doble magia, son raros y muestran propiedades cuánticas fascinantes, como indica Jenkins. Estos sistemas mágicos dobles, ilustrados por Oxygen-16 y Lead-208, se caracterizan por una distribución esférica de la materia y la carga, lo que los convierte en una excepción en un mundo donde la mayoría de los núcleos muestran formas y rotaciones más irregulares.
Aunque este modelo de caparazón nuclear ha producido ideas considerables, la medida en que se puede aplicar sigue siendo incierta. Tin-100, el núcleo mágico doble más pesado con 50 protones y 50 neutrones, por ejemplo, tiene una vida media volátil de solo 1.2 segundos, como resultado de los cuales se hacen preguntas sobre los límites de estabilidad para átomos cada vez más grandes. Además, los esfuerzos para sintetizar el siguiente elemento mágico, elfihexium, todavía tienen que dar fruto. El potencial para agregar una octava fila al sistema periódico sigue siendo un excelente rompecabezas en el campo de la física nuclear.
