La Física Atómica. Protónes

PROTONES

En física, el protón (del griego πρῶτον, prōton ['primero']) es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental positiva 1 (1,6 × 10-19C). igual en valor absoluto y de signo contrario a la del electrón, y una masa 1.836 veces superior a la de un electrón. Experimentalmente, se observa el protón como estable, con un límite inferior en su vida media de unos 1035 años, aunque algunas teorías predicen que el protón puede desintegrarse en otras partículas.

El protón y el neutrón, en conjunto, se conocen como nucleones, ya que conforman el núcleo de los átomos. En un átomo, el número de protones en el núcleo determina las propiedades químicas del átomo y qué elemento químico es. El núcleo del isótopo más común del átomo de hidrógeno(también el átomo estable más simple posible) está formado por un único protón. Al tener igual carga, los protones se repelen entre sí. Sin embargo, pueden estar agrupados por la acción de la fuerza nuclear fuerte, que a ciertas distancias es superior a la repulsión de la fuerza electromagnética. No obstante, cuando el átomo es grande (como los átomos de Uranio), la repulsión electromagnética puede desintegrarlo progresivamente.

HISTORIA

Generalmente se le acredita a Ernest Rutherford el descubrimiento del proton. En el año 1918 Rutherford descubrió que cuando se disparan partículas alfa contra un gas de nitrógeno, sus detectores de centelleo muestran los signos de núcleos de hidrógeno. Rutherford determinó que el único sitio del cual podían provenir estos núcleos era del nitrógeno y que por tanto el nitrógeno debía contener núcleos de hidrógeno. Por estas razones Rutherford sugirió que el núcleo de hidrógeno, que en la época se sabía que su número atómico era 1, debía ser una partícula fundamental.

Antes que Rutherford, Eugene Goldstein había observado rayos catódicos compuestos de iones cargados positivamente en 1886. Luego del descubrimiento del electrón por J.J. Thomson, Goldstein sugirió que puesto que el átomo era eléctricamente neutro, el mismo debía contener partículas cargadas positivamente. Goldstein usó los rayos canales y pudo calcular la razón carga/masa. Encontró que dichas razones cambiaban cuando variaban los gases que usaba en el tubo de rayos catódicos. Lo que Goldstein creía que eran protones resultaron ser iones positivos. Sin embargo, sus trabajos fueron largamente ignorados por la comunidad de físicos.

Los protones se clasifican dentro la categoría de bariones (las partículas subatómicas formadas por tres quarks). En el caso específico de los protones, están compuestos por dos quarks arriba y un quark abajo. Su equivalente de antimateria es el antiprotón oprotón negativo, con la misma magnitud de carga pero signo contrario.

La acción de la fuerza electromagnética hace que la carga del protón sea opuesta e igual (en valor absoluto) a la carga del electrón.

Las propiedades de los protones permiten laespectroscopía de resonancia magnética nuclear, una técnica que consiste en la aplicación de un campo magnético a una sustancia para detectar la corteza existente alrededor de los protones en el núcleo. A partir de esta información, puede reconstruirse la estructura de las moléculas estudiadas.

Este tipo de técnica es posible ya que el protón cuenta un espín (momento angular intrínseco) y, por lo tanto, un momento magnético. El protón además cumple con el principio de exclusión.

La física nuclear, por su parte, utiliza los protones en los aceleradores para atacar los núcleos y producir partículas fundamentales.

En el ámbito de la física y de la química, el protón es el catión de hidrógeno. En este sentido, los ácidos son emisores de protones y las bases son receptores de protones.

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