Estoy tratando de comprender la base física de la vida media de descomposición (comprender que puede haber diferentes bases para diferentes tipos de descomposición...) y encontré este artículo:
https://www.lanl.gov/museum/news/newsletter/2017/2017-05/science-question-decay.php
Citando de ese artículo:
Un núcleo consta de protones y neutrones que se mantienen unidos por fuerzas poderosas. Ciertas combinaciones son más estables que otras. Tiene que ver con proporciones y "gluones", pero trataré de evitar esa parte de la explicación. Dentro de un elemento, y para tener cuidado, supongamos que estamos hablando de un nucleido (o un isótopo de un elemento), cada átomo tiene exactamente la misma combinación de protones y neutrones. Parecería que todos los núcleos son idénticos, pero las partículas tienen una combinación de "movimientos" inherentes a ellas, como hermanos en el asiento trasero de un automóvil.
Para un núclido con una vida media prolongada, la mayor parte del tiempo la sacudida total permanece dentro del límite de la fuerza de unión que mantiene unido el núcleo: el núcleo no se rompe. De vez en cuando, sin embargo, las sacudidas pueden alinearse o formar una resonancia que envía al núcleo al límite de su cohesión, y el núcleo se divide.
¿Cuáles son los "jiggles" a los que se refiere este autor? Supongo que se refiere a oscilaciones de algún tipo... ¿qué es oscilar? ¿Alguien puede indicarme referencias para las "proporciones y gluones" que forman la parte de la explicación que el autor evitó?
Especulo que tal vez haya algo detrás de esta explicación como la formación y aniquilación de gluones (para un decaimiento mediado por fuerza fuerte) o bosones W,Z (para un decaimiento mediado por fuerza débil)... pero no he podido confirmar mis sospechas.
El "jiggling" se refiere al hecho de que cuando una partícula está confinada en algún volumen pequeño (aquí, el núcleo), debe ganar incertidumbre de momento de acuerdo con el principio de exclusión de Pauli. Sin embargo, un núcleo estable de un isótopo dado es un estado estacionario: no cambia, y todos los nucleidos en estado fundamental de la misma A y Z en el universo son idénticos en todo momento. Algo que tiene impulso (también conocido como movimiento), que está en un estado estacionario (también conocido como invariable) es puramente un concepto mecánico cuántico.
Parece que el autor está tratando de describir la descomposición alfa. Clásicamente, la descomposición alfa no tiene sentido, ya que el enlace nuclear (también conocido como: algunas proporciones de gluones y otras cosas) es demasiado fuerte (y aumenta con el rango hasta un límite) para permitir que los alfas se alejen lo suficiente como para que la repulsión eléctrica los golpee. fuera: incluso si se mueven. La tunelización cuántica resuelve ese problema.
La desintegración radiactiva es profundamente mecánica cuántica, y cualquier analogía clásica causará confusión a alguien que sepa un poco de física. Por supuesto, la URL dice que es del museo y la descripción es lo suficientemente buena para los visitantes.
Clásicamente, un núcleo radiactivo debería ser estable porque hay una gran barrera de energía para que cualquier cosa que contenga sea expulsada. Pero una consecuencia de la incertidumbre cuántica es la capacidad de algo para hacer un túnel a través de la barrera de energía y aparecer en el otro lado, en un estado de energía aún más bajo de lo que comenzó. La descomposición de una partícula subatómica en otras dos se rige por un mecanismo similar. Por lo tanto, la desintegración radiactiva es una forma de deshacerse del exceso de energía.
En una situación en la que tal tunelización cuántica es posible, su naturaleza estadísticamente incierta conduce a un período de tiempo característico de "vida media" en el que existe un cincuenta por ciento de posibilidades de que haya ocurrido. Cada situación específica dentro de un núcleo radiactivo tiene una relación diferente entre la barrera de energía y la incertidumbre de la partícula y, por lo tanto, una vida media diferente.
Los gluones no están realmente involucrados ya que todo sucede muy rápido, pero algunos mecanismos radiactivos involucran a un bosón como intermediario. Por ejemplo, un quark excitado puede decaer en un quark de menor energía de diferente sabor y escupir un bosón, que a su vez se descompone en un electrón y un neutrino.
Guy Inchbald
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