Si tiene más neutrones que protones, entonces habrá más fuerza presente para contrarrestar las fuerzas de repulsión entre los protones. ¿Por qué por encima del bismuto ningún núcleo es estable, independientemente de su relación N:Z?
Las respuestas de Alex y userTLK son correctas pero incompletas.
Es cierto que mientras que la fuerza fuerte actúa esencialmente solo entre los vecinos más cercanos, mientras que la repulsión de Coulomb actúa entre todos los protones, en realidad es la fuerza débil la que impide la formación de núcleos extremadamente grandes.
Por ejemplo, uno debe explicar por qué no se pueden construir núcleos con más y más neutrones, simplemente aumentando la proporción de neutrones a protones.
La respuesta es que los neutrones se descomponen (a través de una interacción débil) en protones (y electrones) siempre que haya un estado cuántico de repuesto para que el protón caiga . Si este no es el caso, el decaimiento beta está "bloqueado" por el principio de exclusión de Pauli. Por lo tanto, los núcleos muy ricos en neutrones serán inestables a la desintegración beta.
Curiosamente, en la corteza de una estrella de neutrones, la desintegración beta también puede ser bloqueada por los electrones degenerados circundantes (si su energía de Fermi es lo suficientemente alta). Allí, puedes construir enormes núcleos ricos en neutrones (masa atómica de más de 300).
La razón es que la fuerza fuerte no es acumulativa, pero la fuerza electromagnética sí lo es. Ahora, la fuerza fuerte es un poco más complicada ya que cambia según la cantidad de protones y neutrones, pero no se acumula continuamente ya que hay más protones o neutrones unidos al núcleo, pero la fuerza electromagnética sí.
Digamos que tiene un átomo de helio, 2 protones, 2 neutrones, cada uno está fuertemente unido por la fuerza fuerte y los 2 protones solo se repelen entre sí. Entonces, es 1 fuerte fuerza de atracción y 1 fuerza electromagnética de repulsión y la fuerza fuerte gana. La fuerza fuerte es 137 veces más fuerte.
Ahora, toma Uranio, 92 protones. Cada protón y neutrón está unido al núcleo por la fuerza fuerte, pero es solo 1 atracción de fuerza fuerte, pero cada protón ahora es rechazado por otros 91 protones con carga positiva. Por lo tanto, tienes 91 pequeñas fuerzas empujándolo. Esto es mucho menos estable.
La inestabilidad cuántica siempre ocurre con 83 o más protones (1-82 son en su mayoría estables, excepto el tecnecio y el prometio , con 43 y 61 protones respectivamente), lo que en sí mismo es bastante curioso. La fuerza fuerte se une más estrechamente con combinaciones específicas y, como regla general, los números pares de protones suelen ser más estables que los números impares. No estoy seguro de por qué es eso, pero parece consistentemente cierto.
Más sobre eso aquí: https://en.wikipedia.org/wiki/Even_and_odd_atomic_nuclei y, vagamente relacionado, aquí: http://io9.com/the-oddo-harkins-rule-shows-the-universe-hates-the -impar-1446581327
Además, vea la respuesta de Rob Jeffries, ya que menciona la fuerza débil. Creo que su respuesta es más correcta que la mía.
Aunque hay más neutrones que protones para contrarrestar la repulsión electrostática, todavía hay repulsión de protones. Esta repulsión crece con átomos cada vez más grandes. Al emitir radiación alfa o núcleos de helio, un átomo puede pasar de un estado de alta energía a un estado de menor energía. Esta es la razón por la que se favorece como un decaimiento. Cuantos más protones, más repulsión y mayor estado de energía.
Es similar a los electrones que pasan de estados de mayor energía a estados de menor energía emitiendo fotones. Cuanto más energético es el electrón, más probable es que emita un fotón y pase a una energía más baja. Los núcleos son similares pero bajo la influencia de diferentes fuerzas.
A medida que aumenta el número de masa, el efecto repulsivo se vuelve más significativo, porque la fuerza nuclear fuerte (que une a todos los nucleones) es de muy corto alcance, mientras que la fuerza de Coulomb no lo es: por eso aumenta la energía ligada a la fuerza de Coulomb repulsiva unida entre protones. más rápidamente a medida que aumenta el número de masa que la energía ligada en la fuerza nuclear fuerte atractiva unida entre dos nucleones cualesquiera.
Por eso los núcleos pesados se vuelven inestables.
los núcleos grandes contienen más cantidad de protones. Como resultado, la fuerza de repulsión del columbio entre los protones aumenta y se vuelve dominante sobre la fuerza nuclear de atracción de corto alcance entre los nucleones. Como resultado, aumenta la inestabilidad de los núcleos grandes.
ana v
djohnm