¿Por qué las partículas alfa están formadas por 2 protones y neutrones?

Question

Al experimentar la desintegración alfa, los átomos desprenden partículas alfa formadas por 2 protones y 2 neutrones. ¿Por qué no podemos tener otro tipo de partículas formadas por más o menos protones?

Answer 1

La razón por la que las partículas alfa dominan fuertemente como la mezcla de protones y neutrones más probable que se emita desde la mayoría de los componentes radiactivos (¡no todos!) es la extrema estabilidad de esta combinación particular. Esa misma estabilidad es también la razón por la que el helio domina después del hidrógeno como el elemento más común en el universo, y por la que otros elementos superiores tuvieron que forjarse en los corazones y caparazones de las supernovas para poder llegar a existir.

Esta es una manera de pensar en ello: Usted podría en principio, hacer estallar algo como el helio-3 a partir de un núcleo inestable, es decir, dos protones y un de neutrones - y muy probablemente dará una reducción neta de la tensión nuclear. Pero lo que sucedería es lo siguiente: En el momento en que el trío empezara a salir, un neutrón llegaría gritando diciendo ¡¡Mira cuánto mejor sería si me uniera a ti!! Y el neutrón tendría razón: la reducción total de energía obtenida al formar un núcleo de helio-4 en lugar de uno de helio-3 sería, en casi cualquier caso, tan superior que cualquier núcleo que se precie (y que respete la energía) tendría que aceptar la idea.

Ahora bien, todo lo que acabo de decir puede (y en las circunstancias adecuadas debería) decirse con mucha más precisión en términos de cuestiones como las probabilidades de tunelización, pero realmente no cambiaría mucho el mensaje: los núcleos de helio-4 estallan preferentemente porque son tan enormemente estables que simplemente tiene sentido desde el punto de vista de la estabilidad que lo hagan.

Los siguientes candidatos más probables son los neutrones y protones aislados, por cierto. Otras versiones mixtas son raras hasta que se llega al rango de la fisión, en cuyo caso todo el núcleo es tan inestable que puede desintegrarse de formas muy creativas (como se ha señalado acertadamente en el comentario anterior).

Answer 2

$\alpha$ las partículas son realmente $^4_2\mathrm{He}$ Es decir, están formados por dos neutrones y dos protones.

Como se puede ver en este gráfico, el $^4_2\mathrm{He}$ tiene una alta energía de enlace por nucleón; es altamente estable entre todos los núcleos vecinos. Esto facilita su existencia y, por lo tanto, facilita la emisión de los núcleos en la desintegración radiactiva debido a que los núcleos resultantes son mucho más estables que si un $^3_2\mathrm{He}$ el núcleo se había escapado.