Una Ojeada A La Materia

¿QUÉ sucede cuando tratamos con átomos más complejos que el hidrógeno? El núcleo tiene más carga, siempre un múltiplo entero Z de la carga de un protón. A este número Z le llamaremos número atómico.Pero entonces el átomo neutro debe tener también Z electrones orbitando alrededor de su núcleo. Como todos los electrones están cargados, también actúan uno sobre el otro con una fuerza coulombiana,que ahora es repulsiva. El problema que se plantea al tratar de resolver la ecuación de Schrödinger es muy complicado desde el punto de vista matemático. Tan es así, que ni hoy en día que contamos concomputadoras muy rápidas se ha logrado resolverlo en su totalidad. Para avanzar en la solución del problema, se recurre a una aproximación: se resuelve primero el problema de uno de los Z electronesatraído sólo por el núcleo, despreciando la interacción con los otros electrones. Se obtiene entonces el estado cuántico del electrón, el cual luego es perturbado por la presencia de los otroselectrones. Estos últimos, como todo sistema físico, buscan su estado de mínima energía. Por lo tanto, deberían colocarse en el estado cuántico de menor extensión. Dado que mientras más pesado es el átomo,mayor es Z y por ende la atracción del núcleo sobre el electrón, las órbitas de menor extensión estarán más cercanas al núcleo. Concluimos, pues, que los átomos más pesados son de menor tamaño.

Estaúltima afirmación es falsa. Claramente, en nuestra descripción de los átomos complejos hemos olvidado algún elemento importante. Los electrones pertenecen, dentro del zoológico cuántico poblado departículas microscópicas, a un tipo de partículas que son muy poco sociables, que repelen a sus semejantes. Si un electrón tienen una cierta energía, o una velocidad, o una posición dada, en fin, si estáen un cierto estado cuántico, otro electrón no cabe ahí. Este principio, llamado de Pauli en honor a quien lo formuló, es una de las piedras angulares de la física moderna, base inviolable e...