Un núcleo de uranio es el centro de un átomo de uranio. Contiene 92 protones y, en el uranio-238, que es la forma más común, 146 neutrones. Mide unos 12 femtómetros de diámetro, calculado como el doble de su radio de carga, que es el radio promedio de su carga eléctrica. Un femtómetro es una millonésima de milmillonésima de metro (10⁻¹⁵ metros).

Tamaño

Un núcleo no tiene un borde definido, así que su tamaño se expresa como un radio de carga. Para el uranio-238, una tabla de radios nucleares que mantiene el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) da 5.857 femtómetros, con una incertidumbre menor que el 0.1%. Eso significa que el núcleo mide 11.7 femtómetros de diámetro. El uranio-235, que tiene tres neutrones menos, es apenas un poco más pequeño: mide 11.67 femtómetros de diámetro.

Un núcleo de uranio tiene muchos más neutrones que protones. Los protones se repelen unos a otros por su carga eléctrica, mientras que todos los protones y neutrones atraen a sus vecinos más cercanos mediante la fuerza nuclear fuerte. En un núcleo pesado, los neutrones de más son necesarios para evitar que la repulsión eléctrica lo rompa.

Comparaciones de tamaño

• Un núcleo de uranio-238 es unas 7 veces más ancho que un solo protón, que mide unos 1.7 femtómetros de diámetro, aunque contiene 238 partículas entre protones y neutrones.
• Es unas 3.5 veces más ancho que un núcleo de helio, que mide unos 3.4 femtómetros de diámetro, pero contiene unas 60 veces más partículas.
• Si un núcleo de uranio se ampliara hasta el tamaño de un balón de básquet, un protón a la misma escala mediría unos 3.4 centímetros de diámetro, más o menos la mitad del ancho de una pelota de tenis.
• Un átomo de hidrógeno, de unos 0.1 nanómetros de diámetro, es unas 9,000 veces más ancho que un núcleo de uranio. Un nanómetro es una milmillonésima de metro.

Una desintegración muy lenta

El uranio-238 es radiactivo, pero se desintegra con muchísima lentitud. Su periodo de semidesintegración, es decir, el tiempo que tarda en desintegrarse la mitad de una muestra, es de 4.47 mil millones de años. La Tierra tiene unos 4.54 mil millones de años, así que todavía queda cerca de la mitad del uranio-238 con el que se formó.

El uranio-238 se desintegra expulsando una partícula alfa, que es un núcleo de helio. Después sigue una cadena de desintegraciones que termina en el plomo-206. Los geólogos usan esta cadena, y otra parecida que empieza en el uranio-235, para medir la edad de las rocas y de la propia Tierra.

La división del uranio

El uranio-235 representa cerca del 0.72% del uranio natural. Sus núcleos se parten con facilidad cuando los golpea un neutrón. Cada división libera energía y más neutrones, que a su vez pueden partir otros núcleos en una reacción en cadena. Las centrales nucleares de Estados Unidos controlan esta reacción para producir calor y generar electricidad, con combustible enriquecido para que contenga entre 3 y 5% de uranio-235.

Fuentes

• Nuclear Charge Radii. International Atomic Energy Agency, 2013.
• Live Chart of Nuclides: uranium-238 ground state. International Atomic Energy Agency.
• Uranium. Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights.
• Properties of Nuclei. In University Physics Volume 3. OpenStax, 2016.
• Age of the Earth. U.S. Geological Survey, 2007.
• Nuclear explained. U.S. Energy Information Administration.
• The nuclear fuel cycle. U.S. Energy Information Administration.
• Proton rms charge radius. NIST, 2022 CODATA recommended values, 2024.
• Alpha particle rms charge radius. NIST, 2022 CODATA recommended values, 2024.
• Bohr radius. NIST, 2022 CODATA recommended values, 2024.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
• Official Basketball Rules 2026: Basketball Equipment. FIBA, 2026.
• Rules of Tennis 2026. International Tennis Federation, 2026.