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Características del núcleo atómico.
Núcleo atómico: El núcleo atómico es la parte central de un átomo, tiene carga positiva, y concentra más del 99,9% de la masa total del átomo.
Está formado por protones y neutrones (denominados nucleones) que se mantienen unidos por medio de la interacción nuclear fuerte, la cual permite que el núcleo sea estable, a pesar de que losprotones se repelen entre sí (como los polos iguales de dos imanes). La cantidad de protones en el núcleo determina el elemento químico al que pertenece. Los núcleos atómicos con el mismo número de protones, pero distinto número de neutrones, se denominan isótopos; por esta razón, átomos de un mismo elemento pueden tener masas diferentes.
La existencia del núcleo atómico fue deducida del experimentode Rutherford, donde se bombardeó una lámina fina de oro con partículas alfa, que son núcleos atómicos de helio emitidos por rocas radiactivas. La mayoría de esas partículas traspasaban la lámina, pero algunas rebotaban, lo cual demostró la existencia de un minúsculo núcleo atómico.
Forma y tamaño del núcleo
Los núcleos atómicos son mucho más pequeños que el tamaño típico de un átomo (entre 10mil y 100 mil veces más pequeños). Además contienen más del 99% de la masa con lo cual la densidad másica del núcleo es muy elevada. Los núcleos atómicos tienen algún tipo de estructura interna, por ejemplo los neutrones y protones parecen estar orbitando unos alrededor de los otros, hecho que se manifiesta en la existencia del momento magnético nuclear. Sin embargo, los experimentos revelan queel núcleo se parece mucho a una esfera o elipsoide compacto de 10-15 m (= 1 fm), en el que la densidad parece prácticamente constante. Naturalmente el radio varía según el número de protones y neutrones, siendo los núcleos más pesados y con más partículas algo más grandes. La siguiente fórmula da el radio del núcleo en función del número de nucleones A:

Donde:

Densidad de carga eléctrica enel núcleo atómico.
La densidad de carga eléctrica del núcleo es aproximadamente constante hasta la distancia y luego decae rápidamente hasta prácticamente 0 en una distancia de acuerdo con la fórmula:

Donde r es la distancia radial al centro del núcleo atómico.
Las aproximaciones anteriores son mejores para núcleos esféricos, aunque la mayoría de núcleos no parecen ser esféricos como revelaque posean momento cuadrupular diferente de cero. Este momento cuadrupolar se manifiesta en la estructura hiperfina de los espectros atómicos y hace que el campo eléctrico del núcleo no sea un campo coulombiano con simetría esférica.
Estabilidad del núcleo
Los núcleos atómicos se comportan como partículas compuestas a energías suficientemente bajas. Además, la mayoría de núcleos atómicos pordebajo de un cierto peso atómico y que además presentan un equilibrio entre el número de neutrones y el número de protones (número atómico) son estables. Sin embargo, sabemos que los neutrones aislados y los núcleos con demasiados neutrones (o demasiados protones) son inestables.
La explicación de esta estabilidad de los núcleos reside en la existencia de los piones. Aisladamente los neutrones puedensufrir vía interacción débil la siguiente desintegración:
(1)

Sin embargo, dentro del núcleo atómico la cercanía entre neutrones y protones hace que sean mucho más rápidas, vía interacción fuerte las reacciones:
(2)
Esto hace que continuamente los neutrones del núcleo se transformen en protones, y algunos protones en neutrones, esto hace que la reacción (1) apenas tenga tiempo deacontecer, lo que explica que los neutrones de los núcleos atómicos sean mucho más estable que los neutrones aislados. Si el número de protones y neutrones se desequilibra, se abre la posibilidad de que en cada momento haya más neutrones y sea más fácil la ocurrencia de la reacción (1).

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