La estructura nuclear plana flexible y la superfluidez

El núcleo de los átomos con estructura plana flexible

Los dos primeros elementos de la tabla periódica: hidrogeno y helio, no pueden formar estructuras nucleares tridimensionales porque tienen pocos nucleones. Por tanto, los componentes de su núcleo forman agrupaciones en el mismo plano que sus discos de absorción. El tercer elemento: el litio, sí dispone de un número de nucleones suficiente (seis o siete), pero se necesitan condiciones extraordinarias de altísimas presiones y/o bajísimas temperaturas. Si éstas no se dan, también éste formará estructuras más o menos planas. Las estructuras nucleares planas tienen la cualidad de ser flexibles; cosa que el litio puede aprovechar mejor, ya que adapta su forma para incorporarse a numerosas moléculas y compuestos, modificando el ángulo en el que rebotan sus electrones compartidos. En las figura 22, se muestran las vistas simplificadas de la estructura nuclear plana, de los isótopos más abundantes, de estos tres primeros elementos de la tabla periódica. No he incluido al isótopo radioactivo del hidrogeno, el tritio (H-3), cuya estructura nuclear es plana flexible; porque es inestable y por tanto escaso. La razón de su radioactividad se debe a que un solo protón es poco para estabilizar a dos neutrones, con lo cual, antes o después se produce su semidesintegración (12,3 años de media), liberando violentamente el electrón de uno de los neutrones, con la suficiente energía como para alejarse del átomo en forma de radiación β-. El núcleo no se ha desintegrado ni nada parecido; simplemente, ahora es un núcleo de helio-3, que es muy estable y no es radioactivo; dos protones son más que suficientes para estabilizar a un solo neutrón y un neutrón es el mínimo necesario para que estos dos protones permanezcan unidos.

 

Figura 23
Figura 23

 

La prueba de que estos tres primeros elementos disponen de una estructura atómica distinta a la del resto, la podemos encontrar en los valores calculados de la energía de enlace por nucleón, que crece rápidamente hasta los siete nucleones, para dar un salto brusco (a la baja) y volver a remontar desde energías inferiores, a partir de nuevas configuraciones de núcleos con seis nucleones.

 

Gráfico de Binding_energy_curve_-_common_isotopes.svg: Fastfission derivative work: , via Wikimedia Commons
Gráfico de Fastfission, via Wikimedia Commons

La superfluidez

En situaciones de presión extrema y/o temperaturas extremadamente bajas se pueden forzar las estructuras nucleares planas a que se plieguen. En estas condiciones se han observado episodios de superfluidez en el helio y el litio. La hipótesis que concuerda con este modelo es que estos fenómenos son debidos a que las estructuras de los núcleos de estos elementos se comportan como resortes, es decir, con el más pequeño incremento de energía se abren; abriendo, a su vez, el ángulo en que rebotan sus electrones y ampliando el volumen del átomo; empujando, con ello, a los demás átomos próximos y transmitiéndoles parte de esa energía, que estos también utilizarán para abrirse y empujar a los de su entorno; haciendo que la sustancia fluya sin aplicarle otra fuerza externa; llegando incluso a escalar las paredes del contenedor en contra de la gravedad.