Teoria del nucleo composto: le basi delle reazioni nucleari
Le reazioni nucleari sono un processo unico in cui il nucleo di un atomo subisce una trasformazione per formare un altro atomo. Secondo la teoria del nucleo composto avanzata da Bohr nel 1936, le reazioni nucleari avvengono in due fasi distintive. Inizialmente, la particella incidente si fonde con il nucleo bersaglio per formare il nucleo composto, comportando la cessione di energia cinetica e di legame. Durante questo breve periodo, il nucleo composto esiste come un’entità separata, con l’energia distribuita uniformemente tra i nucleoni.
Le particelle cariche come protoni, neutroni o particelle alfa devono superare una barriera elettrostatica per interagire con il nucleo, richiedendo un’energia cinetica sufficiente. Al contrario, i neutroni possono interagire con il nucleo senza superare tale barriera e le reazioni con i neutroni termici sono comuni. Le reazioni con i fotoni gamma sono invece rare poiché non contribuiscono all’energia di legame del nucleo.
Dopo la formazione del nucleo composto, segue la sua disintegrazione, che può avvenire in diversi modi a seconda dell’energia disponibile, come l’emissione di nucleoni o raggi gamma. Ogni stato eccitato del nucleo composto è caratterizzato da una vita media specifica, mentre la probabilità di disintegrazione è proporzionale all’ampiezza di livello del nucleo.
Ad esempio, durante la reazione tra un atomo di rame e un deuterone si forma un nucleo composto di zinco, e a seconda dell’energia disponibile, il nucleo composto può subire diversi tipi di decadimento, come l’emissione di raggi gamma, neutroni o atomi di elio, tra gli altri.
Ogni modo di decadimento del nucleo composto è determinato dallo stato del nucleo e la probabilità di disintegrazione è proporzionale all’ampiezza di livello del nucleo. In tal modo, la teoria del nucleo composto fornisce importanti informazioni sulle reazioni nucleari e sui meccanismi di decadimento dei nuclei instabili.