Es una rama de la física que
estudia las propiedades y el comportamiento de los núcleos atómicos. En un
contexto más amplio, se define la física nuclear y de partículas como
la rama de la física que estudia la estructura fundamental de la materia y las
interacciones entre las partículas subatómicas. Asimismo, la física
nuclear es conocida mayoritariamente por la sociedad, por el aprovechamiento de
la energía nuclear en centrales nucleares y en el
desarrollo de armas nucleares, tanto de fisión nuclear como
de fusión nuclear.
Es una pequeña región central del átomo
donde se encuentran distribuidos los neutrones y protones, partículas
fundamentales del núcleo, que reciben el nombre de nucleones. La
estabilidad del núcleo no puede explicarse por su acción eléctrica. Es más, la
repulsión existente entre los protones produciría su desintegración. El hecho
de que en el núcleo existan protones y neutrones es un indicador de que debe
existir otra interacción más fuerte que la electromagnética que no está
directamente relacionada con cargas eléctricas y que es mucho más intensa. Esta
interacción se llama nuclear y es la que predomina en el núcleo
La
energía de enlace nuclear, se define como la energía necesaria
para separar los nucleones de un núcleo, o bien como la energía que se libera
cuando se unen los nucleones para formar el núcleo.
El origen de la energía de ligadura o de
enlace nuclear reside en la desaparición de una parte de la masa de los
nucleones que se combinan para formar el núcleo. Esta diferencia de masa recibe
el nombre de defecto másico, y se transforma en energía cuyo cálculo se puede
realizar por la ecuación de Einstein, E=m.c2
Constitución del Atomo y Modelos
Atómicos:
La descripción básica de la constitución
atómica, reconoce la existencia de partículas con carga eléctrica negativa,
llamados electrones, los cuales giran en diversas órbitas (niveles de energía)
alrededor de un núcleo central con carga eléctrica positiva. El átomo en su
conjunto y sin la presencia de perturbaciones externas es eléctricamente
neutro.
El núcleo lo componen los protones con
carga eléctrica positiva, y los neutrones que no poseen carga eléctrica. El
tamaño de los núcleos atómicos para los diversos elementos están comprendidos
entre una cienmilésima y una diezmilésima del tamaño del átomo.
La cantidad de protones y de electrones
presentes en cada átomo es la misma. Esta cantidad recibe el nombre de número
atómico, y se designa por la letra "Z". A la cantidad total de
protones más neutrones presentes en un núcleo atómico se le llama número másico
y se designa por la letra "A". Si designamos por "X" a un
elemento químico cualquiera, su número atómico y másico se representa por la
siguiente simbología: ZXA.Por ejemplo, para el Hidrogeno
tenemos: 1H1.
Si bien, todas las características
anteriores de la constitución atómica hoy en día son bastante conocidas y
aceptadas, a través de la historia han surgido diversos módelos que han
intentado dar respuesta sobre la estructura del átomo. Algunos de tales modelos
son los siguientes:
El Modelo de Thomson.
Thomson sugiere un modelo atómico que
tomaba en cuenta la existencia del electrón, descubierto por él en 1897. Su
modelo era estático, pues suponía que los electrones estaban en reposo dentro
del átomo y que el conjunto era eléctricamente neutro. Con este modelo se
podían explicar una gran cantidad de fenómenos atómicos conocidos hasta la
fecha. Posteriormente, el descubrimiento de nuevas partículas y los
experimentos llevado a cabo por Rutherford demostraron la inexactitud de tales
ideas.
El Modelo de Rutherford.
Basado en los resultados de su trabajo que
demostró la existencia del núcleo atómico, Rutherford sostiene que casi la
totalidad de la masa del átomo se concentra en un núcleo central muy diminuto
de carga eléctrica positiva. Los electrones giran alrededor del núcleo
describiendo órbitas circulares. Estos poseen una masa muy ínfima y tienen
carga eléctrica negativa. La carga eléctrica del núcleo y de los electrones se
neutralizan entre sí, provocando que el átomo sea eléctricamente neutro.
El modelo de Rutherford tuvo que ser
abandonado, pues el movimiento de los electrones suponía una pérdida continua
de energía, por lo tanto, el electrón terminaría describiendo órbitas en
espiral, precipitándose finalmente hacia el núcleo. Sin embargo, este modelo
sirvió de base para el modelo propuesto por su discípulo Neils Bohr, marcando
el inicio del estudio del núcleo atómico, por lo que a Rutherford se le conoce
como el padre de la era nuclear.
El Modelo de Bohr.
El físico danés Niels Bohr ( Premio Nobel
de Física 1922), postula que los electrones giran a grandes velocidades
alrededor del núcleo atómico. Los electrones se disponen en diversas órbitas
circulares, las cuales determinan diferentes niveles de energía. El electrón
puede acceder a un nivel de energía superior, para lo cual necesita
"absorber" energía. Para volver a su nivel de energía original es
necesario que el electrón emita la energía absorbida ( por ejemplo en forma de
radiación). Este modelo, si bien se ha perfeccionado con el tiempo, ha servido
de base a la moderna física nuclear.(“quincena5.pdf”,
s/f)
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