Modelo de capas nuclear

En física, el modelo de capas nuclear es muy parecido al planteado para el caso de la corteza electrónica —el modelo de capas electrónico— .En el caso de los electrones, se tienen partículas idénticas que se agrupaban en capas de números cuánticos espaciales distintos (n,l). El número de electrones permitidos en cada capa venía restringido por el principio de exclusión de Pauli para fermiones. Los números cuánticos asociados vienen como resolución de la ecuación de Schrödinger para un potencial culombiano (~ 1/r) y centrífugo.

En el caso nuclear, tendremos fermiones (los nucleones: protón y neutrón) en un potencial nuclear. Estos nucleones tendrán un número cuántico adicional, el isospín, cuya proyección nos dirá si el nucleón se trata de un protón o un neutrón.

Al añadir nucleones a un núcleo, existen ciertas configuraciones en las que la energía de enlace nuclear del siguiente nucleón es significativamente menor que la del anterior. A partir de la observación experimental, se conocen ciertos números mágicos de nucleones que están más estrechamente vinculados que el número de orden superior. Los siete números más reconocidos desde 2007 son:

Este es el origen del modelo de capas.

La diferencia clave con el caso de los electrones, es que no basta con un modelo de partículas independientes. La elección del potencial de interacción es clave para la resolución del espectro de energías. El potencial más usual es el potencial de Woods-Saxon, aunque este implique que la resolución de la ecuación de Schrödinger deba ser no analítica.

El primer modelo de capas fue propuesto por Dmitry Ivanenko (junto con E. Gapon) en 1932. El modelo fue desarrollado en 1949 a partir de los trabajos desarrollados independientemente por parte de varios físicos; en particular Eugene Paul Wigner, Maria Goeppert-Mayer y J. Hans D. Jensen, que compartieron en 1963 el Premio Nobel de Física por sus contribuciones.