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

Tamaño

Un núcleo no tiene un borde bien definido, así que su tamaño se da como radio de carga. Para el uranio-238, una tabla de radios nucleares elaborada por el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) da 5,857 femtómetros, un valor conocido con una precisión mejor que el 0,1 %. Eso hace que el núcleo tenga 11,7 femtómetros de diámetro. El uranio-235, que tiene tres neutrones menos, es muy ligeramente más pequeño: tiene 11,67 femtómetros de diámetro.

Un núcleo de uranio tiene muchos más neutrones que protones. Los protones se repelen entre sí por su carga eléctrica, mientras que todos los protones y neutrones atraen a sus vecinos más próximos mediante la fuerza nuclear fuerte. En un núcleo pesado, los neutrones adicionales hacen falta para que la repulsión eléctrica no lo rompa.

Comparaciones de tamaño

Un núcleo de uranio-238 tiene unas 7 veces el ancho de un solo protón, que tiene unos 1,7 femtómetros de diámetro, aunque contiene 238 protones y neutrones.
Tiene unas 3,5 veces el ancho de un núcleo de helio, que tiene unos 3,4 femtómetros de diámetro, pero contiene unas 60 veces más partículas.
Si un núcleo de uranio se agrandara hasta el tamaño de un balón de baloncesto, un protón a la misma escala tendría unos 3,4 centímetros de diámetro, aproximadamente la mitad del ancho de una pelota de tenis.
Un átomo de hidrógeno, de unos 0,1 nanómetros de diámetro, tiene unas 9 000 veces el ancho de un núcleo de uranio. Un nanómetro es una milmillonésima de metro.

Una desintegración muy lenta

El uranio-238 es radiactivo, pero se desintegra con extrema lentitud. Su periodo de semidesintegración, el tiempo que tarda en desintegrarse la mitad de una muestra, es de 4 470 millones de años. La Tierra tiene unos 4 540 millones de años, así que todavía queda aproximadamente 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 nuevas desintegraciones que termina en plomo-206. Los geólogos usan esta cadena, y otra similar que parte del uranio-235, para medir la edad de las rocas y de la propia Tierra.

La fisión del uranio

El uranio-235 supone alrededor del 0,72 % del uranio natural. Sus núcleos se dividen con facilidad cuando los golpea un neutrón. Cada división libera energía y más neutrones, que a su vez pueden dividir otros núcleos en una reacción en cadena. Las centrales nucleares de Estados Unidos controlan esta reacción para producir el calor con el que se genera electricidad, y usan combustible enriquecido con entre un 3 y un 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.
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