Fusion y fison

 Fusión
En física nuclear, fusión nuclear es el proceso por el cual varios núcleos atómicos de carga similar se unen y forman un núcleo más pesado. Simultáneamente se libera o absorbe una cantidad enorme de energía, que permite a la materia entrar en un estado plasmático.
La fusión de dos núcleos de menor masa que el hierro (en este elemento y en el níquel ocurre lamayor energía de enlace nuclear por nucleón) libera energía en general. Por el contrario, la fusión de núcleos más pesados que el hierro absorbe energía. En el proceso inverso, la fisión nuclear, estos fenómenos suceden en sentidos opuestos.
En el caso más simple de fusión, en el hidrógeno, dos protones deben acercarse lo suficiente para que la interacción nuclear fuerte pueda superar su repulsióneléctrica mutua y obtener la posterior liberación de energía.
En la naturaleza ocurre fusión nuclear en las estrellas, incluido el sol. En su interior las temperaturas son cercanas a 15 millones de grados Celsius.1Por ello a las reacciones de fusión se les denomina termonuclear. En varias empresas se ha logrado también la fusión (artificial), aunque todavía no ha sido totalmente controlada.
Para quepueda ocurrir la fusión debe superarse una importante barrera de energía producida por la fuerza electrostática. A grandes distancias, dos núcleos se repelen debido a la fuerza de repulsión electrostática entre sus protones, cargados positivamente.
Sin embargo, si se puede acercar dos núcleos lo suficiente, debido a la interacción nuclear fuerte, que en distancias cortas es mayor, se puede superarla repulsión electrostática.
Cuando un nucleón (protón o neutrón) se añade a un núcleo, la fuerza nuclear atrae a otros nucleones, pero -debido al corto alcance de esta fuerza- principalmente a sus vecinos inmediatos. Los nucleones del interior de un núcleo tienen más vecinos nucleones que los existentes en la superficie.
Ya que la relación entre área de superficie y volumen de los núcleosmenores es mayor, por lo general la energía de enlace por nucleón debido a la fuerza nuclear aumenta según el tamaño del núcleo, pero se aproxima a un valor límite correspondiente al de un núcleo cuyo diámetro equivalga al de casi cuatro nucleones.
Por otra parte, la fuerza electrostática es inversa al cuadrado de la distancia. Así, a un protón añadido a un núcleo le afectará una repulsiónelectrostática de todos los otros protones.
Por tanto, debido a la fuerza electrostática, cuando los núcleos se hacen más grandes, la energía electrostática por nucleón aumenta sin límite.
El resultado neto de estas fuerzas opuestas es que generalmente la energía de enlace por nucleón aumenta según el tamaño del núcleo, hasta llegar a los elementos hierro y níquel, y un posterior descenso en los núcleosmás pesados.
Finalmente la energía de enlace nuclear se convierte en negativa, y los núcleos más pesados (con más de 208 nucleones, correspondientes a un diámetro de alrededor de seis nucleones) no son estables.
Cuatro núcleos muy estrechamente unidos, en orden decreciente de energía de enlace nuclear, son 62Ni, 58Fe, 56Fe, y 60Ni.2 A pesar de que el isótopo de níquel 62Ni es más estable,el isótopo de hierro 56Fe es una orden de magnitud más común. Esto se debe a mayor tasa de desintegración de 62Ni en el interior de las estrellas, impulsada por absorción de fotones.
Una notable excepción a esta tendencia general es el núcleo helio 4He, cuya energía de enlace es mayor que la del litio, el siguiente elemento por incremento de peso.
En el principio de exclusión de Pauli se proporciona unaexplicación a esta excepción: debido a que los protones y los neutrones son fermiones, no pueden existir en el mismo estado.
A causa de que el núcleo del 4He está integrado por dos protones y dos neutrones, de modo que sus cuatro nucleones pueden estar en el estado fundamental, su energía de enlace es anormalmente grande. Cualquier nucleón adicional tendría que ubicarse en estados de...