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Inicio/Astronomía y el cielo/Curva de energía de enlace por nucleón

Curva de energía de enlace por nucleón

Dependencia cualitativa de B/A con el número másico A: pico del hierro, fusión de núcleos ligeros y fisión de los pesados.

Número másico

56

Los núcleos pesados pueden liberar energía por fisión (hacia el pico de la curva); los muy ligeros, por fusión. Ambos procesos llevan a una B/A mayor (la curva es solo cualitativa).

Magnitudes medidas

B/A (modelo)8.21 MeV

Sobre el modelo

La curva de energía de enlace por nucleón es la dependencia de la energía media de enlace por nucleón B/A con el número másico A. La energía de enlace es la que hace falta para separar el núcleo en protones y neutrones; se obtiene del defecto de masa y de E = mc². La gráfica de B/A tiene un pico cerca del hierro-56 (⁵⁶Fe). Los núcleos más ligeros que el hierro pueden liberar energía en la fusión, al acercarse al pico; los más pesados, en la fisión. No entran los efectos de capa ni la estructura fina de los datos reales: por la forma de la curva se ve si el proceso será exotérmico o endotérmico.

Para quién: Bachillerato y primeros semestres de física nuclear; astronomía — nucleosíntesis estelar.

Conceptos clave

  • curva de energía de enlace por nucleón
  • defecto de masa
  • fusión nuclear
  • fisión nuclear
  • pico del hierro
  • nucleosíntesis estelar
  • estabilidad nuclear

Cómo funciona

En abscisas, el número másico A; en ordenadas, la energía de enlace por nucleón B/A (curva esquemática al estilo de la fórmula de Bethe–Weizsäcker, no una tabla de masas). El control marca el A elegido. A la izquierda del pico del hierro conviene la fusión; a la derecha, la fisión: ambos procesos llevan a una B/A mayor. Los efectos de capa no entran.

Preguntas frecuentes

¿Por qué la curva tiene un pico en el hierro?
El hierro-56 y el níquel-62 tienen la mayor energía de enlace por nucleón: son los núcleos más estables. En las estrellas la fusión llega hasta el hierro porque eso libera energía. Los elementos más pesados que el hierro exigen un aporte de energía y se forman en supernovas y en otros procesos extremos.
Si la fusión de núcleos ligeros es favorable, ¿por qué cuesta tanto en la Tierra?
Hay que acercar núcleos de igual signo, venciendo la barrera de Coulomb. Para eso hacen falta temperaturas y presiones como en el núcleo de una estrella: el objetivo de las instalaciones de fusión controlada, por ejemplo ITER.
¿Toda fisión libera energía?
No. La fisión es exotérmica para núcleos muy pesados a la derecha del pico (uranio, plutonio). Fisionar hierro exigiría energía. Incluso en los núcleos pesados suele hacer falta un neutrón para vencer la barrera de activación.
¿Qué es el defecto de masa?
Es la diferencia entre la suma de las masas de protones y neutrones libres y la masa medida del núcleo. La masa «que falta» es la energía de enlace según E = mc²; en la fusión o la fisión el cambio de esa energía se manifiesta como liberación o absorción de energía.