Yrast

Yrast ( / ˈ ɪr æ s t / IRR -ast , sueco: [ˈy̌ːrast] ) es un término técnico en física nuclear que se refiere a un estado de un núcleo con un mínimo de energía (cuando está menos excitado) para un momento angular dado . Yr es un adjetivo sueco que comparte la misma raíz que el inglés whirl . Yrast es el superlativo de yr y puede traducirse como el más arremolinado , aunque literalmente significa "más mareado" o "más desconcertado". Los niveles de yrast son vitales para comprender las reacciones, como las colisiones de iones pesados ​​descentrados, que dan lugar a estados de alto espín. ^[1]

Yrare es el comparativo de yr y se utiliza para referirse al segundo estado menos energético de un momento angular dado.

Un núcleo inestable puede desintegrarse de varias formas diferentes: puede expulsar un neutrón , un protón , una partícula alfa u otro fragmento; puede emitir un rayo gamma ; puede sufrir desintegración beta . Debido a las intensidades relativas de las interacciones fundamentales asociadas con esos procesos (la interacción fuerte , el electromagnetismo y la interacción débil respectivamente), suelen ocurrir con frecuencias en ese orden. En teoría, un núcleo tiene una probabilidad muy pequeña de emitir un rayo gamma incluso si pudiera expulsar un neutrón, y la desintegración beta rara vez ocurre a menos que las otras dos vías sean altamente improbables.

Sin embargo, en algunos casos, las predicciones basadas en este modelo subestiman la cantidad total de energía liberada en forma de rayos gamma; es decir, los núcleos parecen tener energía más que suficiente para expulsar neutrones, pero en cambio se desintegran mediante emisión gamma. Esta discrepancia se encuentra mediante la energía de un momento angular nuclear ^[2] , y la documentación y el cálculo de los niveles de yrast para un sistema determinado pueden utilizarse para analizar dicha situación.

La energía almacenada en el momento angular de un núcleo atómico también puede ser responsable de la emisión de partículas más grandes de lo esperado, como las partículas alfa en lugar de nucleones individuales , porque pueden transportar el momento angular de manera más efectiva. Sin embargo, esta no es la única razón por la que las partículas alfa se emiten preferentemente; otra razón es simplemente que las partículas alfa (núcleos de He-4) son energéticamente muy estables en sí mismas. ^[3]

A veces hay una gran brecha entre dos estados de yrast. Por ejemplo, el núcleo ⁹⁵ Pd tiene un estado 21/2 que se encuentra por debajo de los estados más bajos 19/2, 17/2 y 15/2. Este estado no tiene suficiente energía para sufrir una fuerte desintegración de partículas y, debido a la gran diferencia de espín, la desintegración gamma del estado 21/2 al estado 13/2 que se encuentra por debajo es muy poco probable. La opción de desintegración más probable es la desintegración beta, que forma un isómero con una vida media inusualmente larga de 14 segundos. ^[4]

Un ejemplo excepcional es el estado J=9 del tantalio-180 , que es un estado yrast muy bajo, a solo 77 keV por encima del estado fundamental. El estado fundamental tiene J=1, que es una brecha demasiado grande para que se produzca la desintegración gamma. La desintegración alfa y beta también se suprime, tan fuertemente que el isómero resultante, tantalio-180m , es efectivamente estable para todos los fines prácticos, y nunca se ha observado que se desintegre. El tantalio-180m es el único isómero yrast conocido actualmente que es observablemente estable.

Algunos isótopos superpesados ​​(como el copernicio -285) tienen isómeros de vida más larga, con vidas medias del orden de minutos. Pueden ser yrastos, pero el momento angular y la energía exactos suelen ser difíciles de determinar para estos nucleidos.