Quaestio: Pauli e il nucleo.

[Notar89]

Ma come è fatto il nucleo al suo interno? Ci sono gli orbitali e tanti nuclidi più piccoli per aggirare il principio di esclusione di Pauli, o le particelle si trovano nello stesso stato? E' una mia curiosità mai soppressa.

Voglio dire, gli elettroni si trovano in orbitali che ne ospitano al massimo due, o sei o dieci... per il nucleo vale la stessa legge? Ditemi. Grazie!!

[mgb2]

Ciao Notar,

questo ti può aiutare a capire meglio:

http://nfs.unipv.it/nfs/minf/dispense/Fisica/R04-particelle.pdf

se hai altri dubbi, chiedi pure nello specifico.
ciao

[triac60]

se hai altri dubbi, chiedi pure nello specifico.

La domanda di notar è molto interessante.
Se non ho capito male, notar chiede se nel nucleo ci siano degli orbitali(come quelli elettronici) nei quali si posizionano i neutroni e i protoni.

[Wechselstrom]

Shell model - Wikipedia, the free encyclopedia
Ciao

[uforobot]

Nel 1934 Enrico Fermi mescolò polvere di radio con polvere di berillio e ottenne un generatore di neutroni.
Quel preistorico generatore di neutroni era piuttosto deludente nel senso che andava bene per fare ricerche ma non andava di certo bene per fare trasmutazioni nucleari utili dal punto di vista energetico, i neutroni erano troppo pochi cioè l'intensità di flusso era bassisima, pochissimi neutroni al secondo.
L'intensità neutronica è il numero dei neutroni che passano nell'unità di tempo in un'area prestabilità che di solito è 1 centimetro quadrato.

Se lo scopo è la produzione di eccessi calore e non la ricerca, allora è di fondamentale importanza l'intensità neutronica, quindi il generatore di neutroni di Fermi è da scartare senza il minimo indugio.

Berillio - Wikipedia
Su Wikipedia è scritto che per ogni milione di parpicelle alfa ottengo soltanto circa 30 neutroni.
Le particelle alfa sono emesse per esempio dal radio e si tratta di poche particelle alfa al secondo.
Un modo intelligente per produrre un flusso intenso di neutroni potrbbe essere quello di usare un acceleratore di particelle da tavolo che lancia atomi di elio contro un bersaglio di berillio.
(le particelle alfa sono niente di meno che atomi di elio ionizzati)
-------------------------

Un pò di calcoli...

1 ampere è uguale a 6,25*10¹⁸ elettroni
1 ampere = 6,25*10¹⁸ elettroni

siccome l'atomo di elio elettricamente neutro possiede 2 elettroni, ne consegue che 1 ampere di corrente produce ne senso opposto la metà di 6,25*10¹⁸ particelle alfa.

quindi...

1 ampere = 3,125*10¹⁸ particelle alfa

Ovviamente non è possibile che all'interno di un acceleratore di particelle da tavolo ci sia un correntone di 1 ampere, perchè le tensione elettriche in gioco sono elevate e siccome la potenza è il prodotto della tensione per la corrente allora ne consegue che l'intensità di 1 ampere è inrealizzabile.
Di solito la corrente protonica all'interno dei piccoli acceleratori lineari si aggira intorno a 10 mA con potenze assorbite da diversi kw.

10 mA sono 1 centesimo di ampere

sostituendo 1 ampere con 1 centesimo di ampere otteniamo

1 ampere /100 = 3,125*10¹⁸ /100 particelle alfa

10 mA = 3,125*10¹⁶ particelle alfa

Su wikipedia è scritto che per ogni milione di particelle alfa corrisponde circa 30 neutroni.

1 milione sta a 30 come 3,125*10¹⁶ sta a incognta

X=30* 3,125*10¹⁶ /1*10⁶
X=30* 3,125*10¹⁰
X=93,75*10¹⁰
X=9,375*10¹¹

Vorrei fare notare ai lettori di questa sezione che 9,375*10¹¹ neutroni al secondo non è valore da buttare via.
Adesso non mi riferisco alla polvere di radio e berillio che emettono pochi neutroni al secondo, ma mi riferisco a 9,375*10¹¹ n/s.

Io ritengo che con una simile intensità si possa veramente trasmutare il torio, e perchè No? anche il tungsteno, (stupido materiale di lampadine e saldatori tanto considerato in questa sezione).

[renatore]

acceleratore-particelle-tavolo

Ma esistono davvero gli acceleratori di particelle da tavolo?

Credevo fosse un'dea di stranger non ancora messa in pratica...

Renatore

[triac60]

Tutto molto interessante uforobot, ma non risponde alla domanda di notar.

[Hike]

Ma esistono davvero gli acceleratori di particelle da tavolo?

Credevo fosse un'dea di stranger non ancora messa in pratica...

Renatore

ma Renatore ...... credo che tu sia uno dei pochi che non sappia che Stranger, Gencodicephp, Ufficioinfo (più molti altri, in verità ) e ..... Uforobot, sono lo stesso utente !!!

[Notar89]

Ho trovato la tabella con gli shell per tutti gli atomi conosciuti. Un po' di numeri quantici e una conoscenza degli orbitali elettronici mi ha aiutato a farmi uno schema mentale.
Ora ne posto uno a noi caro

74 Tungsten W 1s-2, 1p-6, 1d-10, 2s-2,1f-14, 2p-6, 1g-18, 2d-10, 3s-2, 1h-4

Notare che qui non si tiene conto dei neutroni, cioè gli shell sono espressi in numero di protoni, quindi nell'1s ad esempio due protoni (+ due neutroni) ovvero una particella alfa. Per disporre i neutroni dobbiamo considerare l'isotopo, fare (A - 2N) e otteniamo i neutroni in eccesso sui protoni, poi li accoppiamo a due a due massimo per il principio di Pauli e li disponiamo negli orbitali in numero crescente, così abbiamo:

74 Tungsten W
1s-2(p+n),
1p-6(p+n),
1d-10(p+n),
2s-2(p+n),
1f-14(p+n),
2p-6(p+n),
1g-18(p+n),
2d-10(p+n),
3s-2(p+n),
1h-4(p+n)+18n,
2f-14n,
3p-4n

Eccovi il sito gangilli Nuclear Shell Model
Amici, credo che per ragionare sulle trasmutazioni nucleari dobbiamo considerare questo modello, per esempio se il tungsteno catturasse un protone questo si dovrebbe disporre secondo la regola di Hund nell'orbitale 3p --->np + nn + n. Io prenderei in considerazione il modello. Ci permette di passare dalla fisica nucleare alla chimica nucleare.

[uforobot]

Eccovi il sito gangilli Nuclear Shell Model
Amici, credo che per ragionare sulle trasmutazioni nucleari dobbiamo considerare questo modello, per esempio se il tungsteno catturasse un protone questo si dovrebbe disporre secondo la regola di Hund nell'orbitale 3p --->np + nn + n. Io prenderei in considerazione il modello. Ci permette di passare dalla fisica nucleare alla chimica nucleare.

Sempre nell'ambito di paoli e il nucleo...
Come sarebbe la regola di Hund nel caso l'alluminio catturasse un nucleo di elio ?

[Notar89]

Sempre nell'ambito di paoli e il nucleo...
Come sarebbe la regola di Hund nel caso l'alluminio catturasse un nucleo di elio ?

Dunque, la distribuzione nucleare dell'alluminio è

13 Aluminum Al 1s-2(p+n), 1p-6(p+n), 1d-5(p+n)

15 Phosphorus P 1s-2(p+n), 1p-6(p+n), 1d-6(p+n), 2s-1(p+n)

e so dal tuo esperimento che si ottiene fosforo, dunque, la regola di Hund dice che i nuclidi tendono ad occupare il maggior numero di sottorbitali, quindi nella struttura un po' più fine potremmo avere.

13 Aluminum Al 1s-alfa, 1p-3alfa, 1d- 5deutoni

15 Phosphorus P 1s-alfa, 1p-alfa, 1d-1alfa + 4deutoni, 2s-deutone

Vale a dire che la particella alfa viene catturata dall'orbitale 1d e un deutone si eccita fino al 2s. Per quanto riguarda la regola di Hund è quella che mi ha permesso di inserire i deutoni al posto delle particelle alfa in modo da riempire tutti i sottorbitali. Infatti il d ha cinque sottorbitali.
Ti propongo poi un calcolo approssimativo dei difetti di massa. Dimmi magari se ti torna.

Difetto 13 Aluminum Al= 1s-28,8MeV, 1p-3*28,8MeV, 1d- 5*2,2MeV = 126,2MeV

Energie 13 Aluminum Al= (p+n)*13= 24,411GeV - (126,2MeV) = 24,380GeV

[uforobot]

a me i conti risultano cosi...
massa nucleo Alluminio = 25,13314995 Gev
massa nucelo elio = 3,72840103 Gev
massa nucleo fosforo = 28,85188337 Gev
massa nucleo silicio = 26,16148372 Gev
Alluminio+elio=28,86155098 Gev


(primo tempo) ---> difetto di massa = Al+He-P = 0,00966761 Gev = 9,6 Mev
ammetto che 9,6 Mev è poca roba, però dopo 3 e minuti 15 secondi l'instabile fosforo30 decade in silicio.


(secondo tempo) ---> difetto di massa = P-Si= 2,69 Gev
2,69 Gev è un'energia enorme perchè la fissione di un atomo di uranio genera "solo" 200 Mev.
L'uranio arricchito...(confrontato con il fosforo30) è deludente, e in più c'è il rischio della reazione a catena (ma questo è un'altro discorso out topic).

[Notar89]

(primo tempo) ---> difetto di massa = Al+He-P = 0,00966761 Gev = 9,6 Mev
ammetto che 9,6 Mev è poca roba, però dopo 3 e minuti 15 secondi l'instabile fosforo30 decade in silicio.


(secondo tempo) ---> difetto di massa = P-Si= 2,69 Gev
2,69 Gev è un'energia enorme perchè la fissione di un atomo di uranio genera "solo" 200 Mev.
L'uranio arricchito...(confrontato con il fosforo30) è deludente, e in più c'è il rischio della reazione a catena (ma questo è un'altro discorso out topic).

Sarebbe davvero interessante da provare. Coi difetti di massa hai ragione tu, la mia formula era per calcolare il difetto e non le energie, ma non risente degli orbitali, quindi è approssimativa.. vabbè
Volevo solo dire che è davvero un grande esperimento.

[triac60]

Ma come è fatto il nucleo al suo interno? ...

Voglio dire, gli elettroni si trovano in orbitali che ne ospitano al massimo due, o sei o dieci... per il nucleo vale la stessa legge? Ditemi. Grazie!!

Tutti OT
La domanda è ancora senza risposta!

[mgb2]

Nessun OT, è solo che non avete sfogliato il link del mio primo post.
Analogamente, se non volete imbattervi in testi di fisica nucleare, basta andare su wikipedia.

"Ma come è fatto il nucleo al suo interno? Ci sono gli orbitali e tanti nuclidi più piccoli per aggirare il principio di esclusione di Pauli, o le particelle si trovano nello stesso stato? "

Il nucleo è composto da protoni e neutroni: adroni a spin semintero e per essi vale il principio di esclusione.
Quindi non più di due si possono trovare nello stesso stato.
Con un analisi più approfondita si possono considerare come un'unica "particella" il nucleone caratterizzato dall'isospin o spin isotopico.
Anche loro hanno dei livelli energetici con le proprie regole di selezione.

A loro volta i nucleoni sono composti da 3 quark: spin semintero quindi lo stesso principio di esclusione vale anche quì.
Soddisfatti ?

[Notar89]

Conclusione

Il nucleo è composto da protoni e neutroni: adroni a spin semintero e per essi vale il principio di esclusione.
Quindi non più di due si possono trovare nello stesso stato.
Con un analisi più approfondita si possono considerare come un'unica "particella" il nucleone caratterizzato dall'isospin o spin isotopico.
Anche loro hanno dei livelli energetici con le proprie regole di selezione.

A loro volta i nucleoni sono composti da 3 quark: spin semintero quindi lo stesso principio di esclusione vale anche quì.
Soddisfatti ?

Sì, io personalemnte sono soddisfatto. Ma ti assicuro che già avevo ricavato la risposta. Riposto il sito che dovremmo veramente tenere in considerazione sugli orbitali nucleari (shell).

Nuclear Shell Model

Al massimo ciascun orbitale può contenere una particella alfa quindi il principio di esclusione è soddisfatto.

[Ennio Vocirzio]

Mi intrometto in questa discussione con estremo garbo poiché ho intravisto Mgb2 che ritengo una delle persone più preparate che io abbia mai potuto leggere in questo forum.

Approfitto per salutarlo.

Nello stesso tempo voglio anche confermare che la Shell-model è considerata ad oggi la teoria più sicura e certamente la più affermata per quanto riguarda la struttura e la disposizione dei nucleoni nel nucleo. Quindi non ho niente da eccepire per quanto riguarda quello illustrato fino adora in questa discussione.

Voglio pero fornire anche altre chiavi di lettura dell’organizzazione del nucleo atomico. Più che altro mi riferisco a speculazioni di uno studioso americano tale Robert A. Moon non molto noto che è morto nel 1989.

Il nucleo atomico potrebbe anche avere una configurazione tridimensionale geometrica. I nucleoni potrebbero quindi trovarsi ai vertici di poligoni regolari (solidi platonici) che si incastrano l’uno nell’alto per formare i nuclei più voluminosi. Questa teoria potrebbe in qualche modo essere a metà strada fra il modello a goccia e la Shell-Model.

Saluto tutti gli amici con estrema cordialità e li abbraccio

[mgb2]

Ciao Ennio,
finalmente sei tornato!!
grazie per i complimenti ma non credo di meritarmeli.
Più imparo in un settore e meno ne so in altri.

Non ho mai sentito parlare di Moon, interessante.

A parte tutto c'è da dire che il modello a goccia risale al 1939 e non è in grado di spiegare tutte le proprietà dei nucleoni, anche quello a shell ha dei difetti e quello collettivo non è altro che un mix dei due.

In parole povere: non prendiamo questi modelli come oro colato, la verità è che ne sappiamo ancora poco (a distanza di 70 anni).

Ciao

[berlitz]

Ciao,
mi intrometto in questa discussione per sapere se qualcuno ha del materiale piu' approfondito del modello alfa esteso dell'atomo. Purtroppo il sito di Roberto Monti e' vuoto.
Grazie in anticipo e ciao
Francesco

[mgb2]

Ciao,

ho trovato solo questo articolo

http://mio.discoremoto.alice.it/genni

il file si chiama Harkins

ciao

[Ennio Vocirzio]

Caro Berlitz,
Credo che questo ti puo' interessare. Non lo trovi in rete l'ho avuto personalmente da Roberto.

Un abbraccio

P.S. Saluto tutti gli amici e sopratutto ricambio i saluti di Mgb2

[berlitz]

Ciao,
grazie mille per i vostri documenti!
Una domanda: secondo il libro di Chiesi, il modello alfa esteso spiegherebbe anche i livelli energetici degli atomi senza aver bisogno della meccanica quantistica. Qualcuno sa dove si possano reperire, se esistono, questi calcoli?
Grazie ancora e ciao
Francesco

[mgb2]

Sei sicuro che non ci sia scritto nulla nell'articolo di Harkins?

A me pare che faccia proprio questo.

Ciao