Como ya es habitual, estoy de nuevo por acá para continuar desarrollando estos increíbles temas relacionados con la mecánica cuántica. Es por ello que el día de hoy hablaremos sobre el núcleo atómico y la interacción fuerte.
Imagen realizada con la página web de diseño gráfico y composición de imágenes Canva.
Resulta que cuando se orienta un haz de partículas alfa de alta energía contra una hoja delgada de oro, la inmensa mayoría de estas partículas traspasan la hoja sin desviarse apreciablemente, pero algunas fueron desviadas en ángulos muy grandes, tanto que alguna se devolvió completamente. Este hecho sorprendió a Rutherford.
Los resultados que obtuvo Rutherford con su experimento, indicaba que la mayor parte de la sección de impacto de la hoja de oro estaba vacía o cubierta solamente por partículas livianas, como electrones. Para desviar en cierto ángulo las partículas alfa deberían existir partículas más pesadas (para que rebote una bala de 10 cm contra una hoja de papel se requiere que en el papel esté incrustado algo de mucha masa). Estas partículas pesadas, según Rutherford, deberían ser pequeñas y con cargas elevadas. De ésta manera Rutherford descubrió el núcleo atómico.
Fuente
El átomo consta de una partícula cargada de manera positiva pero notablemente pequeña (más o menos de 10 elevado a la menos 15 metros de diámetro), en cual se encuentra contenido casi toda la masa del átomo. El núcleo, situado en el centro del átomo está constituido por los protones, quienes son partículas cargadas positivamente y cuya masa es de 1,67 x 10 elevada a la menos 27 Kg y una carga positiva de 1,6 x 10 elevada a la menos 19 C, igual en magnitud a la carga del electrón. Alrededor del átomo y a una distancia de cerca de 10 a la menos 10 metros se encuentran los electrones. Es importante recalcar que las partículas alfa (α), beta (β) y gamma (γ) se originan en el núcleo de ciertos átomos.
Por otra parte, la mayoría de los núcleos tienen menor carga en relación con su masa que si sólo tuvieran protones. Es por ello que se consideró probable que también existiera otra partícula en el núcleo; dicha partícula fundamental fue identificada en el año de 1932 por J. Chadwick y la conocemos como el neutrón. Sabemos que el neutrón es una partícula sin carga neta y con una masa en reposo, igual a 1,67 x 10 elevada a la menos 27 Kg, que es un poco más grande que la masa del protón. A los protones y a los neutrones se les llama nucleones, pues ambos constituyen el núcleo del átomo.
Hoy en día se puede afirmar que electrones, protones y neutrones no son las únicas partículas que intervienen en los procesos nucleares. En verdad, en los últimos años el número de las llamadas partículas elementales ha crecido con rapidez desconcertante; para los científicos no es nada nuevo oír palabras como masones, bariones, leptones, hiperones, entre otras; las cuales producen interacciones.
Ahora bien, es importante resaltar que existen las llamadas interacciones débiles, como la gravitacional, la cual resulta ser la más débil. Le sigue la llamada interacción débil que se presenta entre leptones y otros leptones, mesones o bariones, además de cualquier fuerza electromagnética que pueda existir. La interacción débil es responsable de la desintegración beta.
Más fuerte que estas dos interacciones son las interacciones electromagnéticas entre todas las partículas cargadas y las que tienen momento eléctrico y magnético. Finalmente, la más fuertes son todas las fuerzas nucleares (normalmente llamada interacciones fuertes cuando se trata de partículas elementales) que se encuentran entre mesones, bariones con mesones y bariones. Es importante destacar que una caracterisitca de la interacción fuerte es que se presenta sólo entre una cierta clase de partículas. La fuerza de interacción fuerte mantiene unidos los nucleones dentro del núcleo.
Otra de las características de la interacción fuerte es su enrome fuerza, pues es la interacción más fuerte que se conoce; se requiere de una inmensa energía para romper lo que está unido por las fuerzas de interacción fuerte. Esta energía es tan grande que tiene una apreciable cantidad de masa; es imprescindible considerar que se gana o pierde gran cantidad de energía en las transformaciones relacionadas con la interacción fuerte. Como ejemplo de ello tenemos las bombas de hidrógeno y atómica.
La tercera característica de la interacción fuerte es el cortísimo alcance de las fuerzas que origina. Su mayor efectividad está a distancias nucleares, menos de 10 a la menos 15 metros aproximadamente el radio de un nucleón. Por tanto, es más fuerte al actuar entre nucleones vecinos y pierde notablemente su efecto cuando los nucleones se distancian más que su propio radio. La interacción fuerte es unas cien veces más fuerte que la interacción electromagnética cuando los nucleones están próximos.
Referencias
Resnick, R; Halliday, D & Krane, K. (2007). Física volumen 2. México: Grupo Editorial Patria.
Sánchez, E. (2005). Física. Caracas: Ediciones CO-BO.
Zemansky, S. (2009). Física Universitaria Volumen II. México: Pearson Educación.
Me refrescás la memoria porque hacía muchos años que no leía de estos temas, cuando los leí en dos o tres libros de Paul Davies que me habían impactado mucho
Hola @santiago-yocoy
Recordar es parte del aprendizaje, así que me alegra lo hayas hecho... Grácias por comentar 💕
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Muy buen tema el que trataste el dia de hoy, saber algo de mecanica cuantica no viene nada mal la verdad, me gusto mucho tu publicacion, muchas gracias por compartirla.
Hola @gaming.yer
La verdad todos deberíamos saber aunque sea lo elemental, me alegra que hayas disfrutado el tema y gracias por comentar 💕
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