Estructura U Fuerza Nuclear

ESTRUCTURA DEL NUCLEO Y FUERZA NUCLEAR

El conocimiento de la estructura nuclear o estructura de los núcleos atómicoses uno de los elementos clave de la física nuclear. En principio, las interacciones de los constituyentes de los núcleos, los nucleones (protones yneutrones formados, a su vez, por los quarks), están abarcadas en las predicciones de la cromodinámica cuántica, dentro de lo que es una teoría cuántica de campos. Pero debido a la complejidad de la interacción fuerte los cálculos son muy complicados y es necesario, hoy día, recurrir a modelos más sencillos. No existe un único modelo; en el desarrollo de la física nuclear se han ido creando modelos teóricos para describir cómo se estructura el material nuclear que constituye los núcleos de los átomos. Algunos de estos modelos son el de la gota líquida, el modelos de capas (de partículas independientes, de campo medio, etc.), rotacional, vibracional, vibracional y rotacional, etc.

Representación esquematizada de la estructura interna de un átomo, en particular un átomo de He-4. Los tamaños no están en la misma escala.

Fuerza nuclear

Una fuerza nuclear es aquella fuerza que tiene origen exclusivamente en el interior de los núcleos atómicos. Existen dosfuerzas nucleares, la fuerza fuerte que actúa sobre los nucleones y lafuerza débil que actúa en el interior de los mismos.

Existen dos tipos de fuerzas nucleares de entre las cuatro fuerzas de la naturaleza, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil. En los últimos años se ha conseguido unificar la fuerza nuclear débil con lafuerza electromagnética, originando así la fuerza conocida comofuerza electrodébil. Estas cuatro fuerzas pueden explicarse mediante la mecánica cuántica a diferencia de la fuerza gravitatoria que solo puede explicarse mediante la teoría de la relatividad general.

Teoría de Bohr del Átomo de Hidrógeno

Bohr unió la idea de átomo nuclear de Rutherford con las ideas de una nueva rama de la Ciencia: la Física Cuántica. Así, en 1913 formuló una hipótesis sobre la estructura atómica en la que estableció tres postulados:

1. El electrón no puede girar en cualquier órbita, sino sólo en un cierto número de órbitas estables. En el modelo de Rutherford se aceptaba un número infinito de órbitas.

2. Cuando el electrón gira en estas órbitas no emite energía.

3. Cuando un átomo estable sufre una interacción, como puede ser el impacto de un electrón o el choque con otro átomo, uno de sus electrones puede pasar a otra órbita estable o ser arrancado del átomo.

El átomo de hidrógeno según el modelo atómico de Bohr

El átomo de hidrógeno tiene un núcleo con un protón.

 El átomo de hidrógeno tiene un electrón que está girando en la primera órbita alrededor del núcleo. Esta órbita es la de menor energía.

 Si se le comunica energía a este electrón, saltará desde la primera órbita a otra de mayor energía. cuando regrese a la primera órbita emitirá energía en forma de radiación luminosa.

En la simulación puedes elegir la órbita de giro del electrón. Observa cómo las energías de las órbitas más exteriores son mayores que las de las órbitas más interiores. "r" es el radio de la órbita.

Posteriormente, Sommerfeld corrigió el modelo atómico de Bohr, admitiendo la existencia de órbitas circulares. Pero a pesar de las correcciones de Sommerfeld, el modelo atómico de Bohr no explicaba todas las observaciones experimentales. Se imponía un cambio, un nuevo modelo, y este llegó de la mano de la Mecánica Cuántica.

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