fisica

El rincón de la Ciencia

ISSN: 1579-1149

EL NÚCLEO ATÓMICO

nº 55, septiembre 2010

(rc-128)

J. A. Montiel Tosso. IES Séneca (Córdoba)

Este artículo pretende ser el primero de una serie de tres que tratarán de
mostrar de una manera sencilla el estado de los conocimientos sobre el núcleo
atómico y su constitución, el objeto de estudio de la física de altas energías.
Recordemosque la corteza del átomo concierne al ámbito de la química,
pues la configuración electrónica de los mismos es la responsable de sus
interacciones para formar los compuestos y, en última instancia, es el tipo de enlace
el condicionante clave para justificar las propiedades macroscópicas de las
sustancias. Ahora bien, la mecánica cuántica ha establecido el modelo atómico a
través del cualinterpretamos perfectamente no sólo la estructura atómica, sino
cualquier tipo de molécula, por lo que podríamos afirmar que la parte del trabajo que
la química ha de aportar al conocimiento de la constitución de la materia ya está
hecha. Ahora es el turno de la física nuclear, que ha de ser capaz de explicar tanto la
estructura interna del núcleo atómico como la naturaleza de las cuatro fuerzasfundamentales, una tarea muy ambiciosa y difícil, ya que los requerimientos
energéticos son tales que nos encontramos en la frontera de los límites de nuestra
tecnología.
Este es el reto de la física teórica y experimental del siglo XXI, una
empresa ardua que presagia una lucha apasionante para la ciencia a la que
asistiremos expectantes.
LOS INICIOS DE LA FÍSICA NUCLEAR
La primerainformación que se tiene del núcleo atómico aparece con el
descubrimiento de la radiactividad en 1896 por el francés Becquerel. Las radiaciones
emitidas por ciertos núcleos fueron estudiadas por los físicos durante décadas,
envueltas en un halo de misterio. Entre otras, destacan las figuras de Pierre y Marie
Curie, premios Nobel de física y de química, quienes descubrieron nuevos elementos
radiactivos,además de Ernest Rutherford, que realizó un estudio minucioso de las
radiaciones y propuso un nuevo modelo atómico.
Los estudios sobre la radiactividad desembocaron en la fisión del uranio
236, realizada en 1939 por Hahn, Meitner y Strassmann. Tres años después, el grupo
dirigido por el premio Nobel Enrico Fermi en la universidad de Chicago construyó el
primer reactor nuclear utilizando estareacción en cadena.
Durante el breve período de tiempo que duró la segunda guerra mundial
se produjeron grandes avances en física nuclear. Los mayores físicos del momento,
como Böhr, Einstein, Fermi, Gell-Mann, Feynman, entre otros, fueron concentrados
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en Los Álamos y dotados con la mayor infraestructura y recursos que jamás hatenido la investigación científica, en el llamado proyecto Manhattan, para disponer
de la bomba atómica antes que Hitler. Este fue el paso definitivo en el desarrollo de
dicha disciplina.

Vista aérea del Laboratorio Nacional de Los Álamos en Nuevo México (EEUU)
(Foto Archivo Wikimedia Commons)

EL NÚCLEO ATÓMICO
La existencia del núcleo atómico fue puesta de manifiesto por primera vez
en1911, por Ernest Rutherford, en su laboratorio de Manchester. Empleó partículas
alfa, obtenidas como producto de la desintegración de sustancias radiactivas y
posteriormente aceleradas, como proyectiles contra láminas metálicas muy finas. Los
resultados del experimento mostraron que la mayoría de las partículas atravesaban la
lámina sin desviarse, algunas sufrían determinadas desviaciones yunas pocas
incluso retrocedían.
Para justificar esos resultados Rutherford estableció un modelo en el que
el átomo consistía esencialmente en espacio vacío. En el centro de ese espacio se
encuentra el núcleo, cargado positivamente, que sólo mide aproximadamente una
diezmilésima parte del diámetro del átomo, es decir unos 10 -15 m, donde está
concentrada casi toda la masa. También postuló...