Una curiosidad es por qué las partículas alfa, núcleos de helio, deberían emitirse preferentemente en lugar de otras partículas como un solo protón o neutrón u otros núcleos atómicos. Parte de la respuesta proviene de la conservación de la simetría de la función de onda, que evita que una partícula cambie espontáneamente de exhibir estadísticas de Bose-Einstein (si tenía un número par de nucleones) a estadísticas de Fermi-Dirac (si tenía un número impar de nucleones) o viceversa. La emisión de un solo protón o la emisión de cualquier partícula con un número impar de nucleones violaría esta ley de conservación.
Este párrafo utiliza una terminología no convencional: nunca he oído hablar de ningún principio llamado “conservación de la simetría de la función de onda”. El artículo de Wikipedia parece referirse a una regla general que rige las desintegraciones nucleares, en lugar de una ley de conservación de la roca madre.
En resumen, la idea es que los núcleos que consisten en números pares de nucleones tienen una fuerte tendencia a descomponerse en núcleos más simples que también tienen números pares de nucleones. Del mismo modo, un núcleo que consiste en números impares de nucleones prefiere decaer en un núcleo hijo con números impares de nucleones.
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Una desintegración nuclear que involucra la emisión de un solo protón o un solo neutrón, por ejemplo, cambiaría un núcleo ‘par’ a un núcleo ‘impar’ y viceversa, violando el principio. Por lo tanto, esta ley de conservación expresa que las desintegraciones nucleares solo deberían emitir partículas con un número par de nucleones, como las partículas alfa.
Sin embargo, esta llamada ley de conservación se rompe en ciertas circunstancias. De hecho, es posible que los núcleos se descompongan emitiendo protones individuales y neutrones individuales, aunque es muy poco común.
¿Qué tiene esto que ver con la simetría de la función de onda?
Bueno, en mecánica cuántica, todas las partículas se agrupan en una de dos clases según su giro. Luego, el espín determina la simetría de la función de onda mecánica cuántica de la partícula, así como las estadísticas de la partícula.
- Bosones : partículas de espín entero, obedecen las estadísticas de Bose-Einstein, poseen funciones de onda simétrica bajo intercambio de partículas
- Fermiones : partículas de espín de medio entero, obedecen las estadísticas de Fermi-Dirac, poseen funciones de onda antisimétricas bajo intercambio de partículas
Esto se aplica a partículas compuestas como los núcleos atómicos. Los núcleos con un número par de nucleones, como las partículas alfa, tienden a actuar como bosones con espines enteros. Los nucleidos que consisten en un número impar de nucleones tienden a actuar como fermiones con espines de medio entero. Las funciones de onda de los núcleos de espín enteros (aproximadamente) tienen la simetría correspondiente a los bosones, y del mismo modo para los núcleos fermiónicos.
Entonces, ‘conservación de la simetría de la función de onda’ se refiere a la tendencia de los núcleos con simetría de función de onda bosónica a preservar la simetría bosónica después de la desintegración, y de la misma manera para los núcleos fermiónicos.
