Línea de goteo nuclear

Se puede pensar en moverse hacia arriba o hacia la derecha a través de la tabla de nucleidos añadiendo un protón o un neutrón, respectivamente, a un núcleo determinado.

Sin embargo, agregar nucleones uno por uno a un núcleo determinado finalmente conducirá a un núcleo recién formado que se desintegrará inmediatamente emitiendo un protón (o neutrón).

Hablando coloquialmente, el nucleón se ha filtrado o ha goteado fuera del núcleo, dando origen al término línea de goteo.

[2]​ Al considerar si una transmutación nuclear específica, una reacción o una desintegración, está energéticamente permitida, solo es necesario sumar las masas del núcleo o núcleos iniciales y restar de ese valor la suma de las masas de las partículas del producto.

Si el resultado, o valor Q, es positivo, entonces se permite la transmutación y es exotérmica porque libera energía; y si el valor Q es una cantidad negativa, entonces es endotérmica, ya que se debe agregar al menos esa cantidad de energía al sistema antes de que pueda producirse la transmutación.

Por ejemplo, para determinar si el 12C, el isótopo de carbono más común, puede sufrir una emisión de protones para pasar a ser 11B, se encuentra que se deben agregar aproximadamente 16 MeV al sistema para que se permita este proceso.

En otras palabras, la energía de separación de protones Sp indica cuánta energía se debe agregar a un núcleo determinado para liberar un solo protón.

[4]​ Para núcleos más masivos, las vidas medias de emisión de partículas pueden ser significativamente más largas debido a una barrera de Coulomb más fuerte, lo que permite que se produzcan otras transiciones como la desintegración alfa y la desintegración beta.

Cuando la energía de enlace efectiva, o energía de Fermi, llega a cero,[5]​ no es posible agregar un nucleón del mismo isoespín al núcleo, ya que el nuevo nucleón tendría una energía de enlace efectiva negativa, es decir, es más energéticamente favorable (el sistema tendrá la energía total más baja) para que el nucleón se cree fuera del núcleo.

[5]​ Las líneas de goteo de uno y dos neutrones se han determinado experimentalmente hasta el neón, aunque los isótopos libres con N impar se conocen o se han deducido (sin poder observarlos directamente) para cada elemento hasta el magnesio.

El mismo núcleo está sujeto a un flujo de nucleones y fotones, por lo que se alcanza un equilibrio en el que la masa se acumula en especies nucleares particulares.

Una vez que la captura radiactiva ya no puede darse en un núcleo determinado, ya sea por fotodesintegración o por las líneas de goteo, el procesamiento nuclear adicional a una masa mayor debe o bien pasar por alto este núcleo mediante una reacción con un núcleo más pesado como 4He, o más a menudo esperar a que se produzca la fase de decaimiento beta.

Las especies nucleares en las que una fracción significativa de la masa se acumula durante un episodio particular de nucleosíntesis se consideran puntos de espera nucleares, ya que se retrasa el procesamiento posterior mediante capturas radiactivas rápidas.

Como se ha subrayado, las desintegraciones beta son los procesos más lentos que ocurren en la nucleosíntesis explosiva.

Por lo tanto, aunque la línea de goteo de neutrones y el proceso r están estrechamente vinculados en la investigación, a comienzos del siglo XXI era una frontera desconocida que esperaba investigaciones futuras, tanto desde el punto de vista teórico como experimental.

Aunque existen incertidumbres nucleares, en comparación con otros procesos de nucleosíntesis explosiva, el proceso rp está bastante bien limitado experimentalmente, ya que, por ejemplo, todos los núcleos de punto de espera mencionados anteriormente se han observado al menos en el laboratorio.

[13]​ El límite exacto es un asunto bajo investigación a comienzos del siglo XXI, y se sabe que el 104–109Te sufre desintegración alfa, mientras que el 103Sb no está unido a protones.

En este punto, se tiene que: y a partir de este punto se aplica la ecuación donde pFn es la energía de Fermi del neutrón.

El mismo experimento encontró que el isótopo estable más pesado del siguiente elemento, el sodio, es al menos 39Na.

[20]​ La siguiente tabla enumera el isótopo con partículas unidas más pesado de los primeros diez elementos.