LA MODERNA INVESTIGACIÓN DE LA ESTRUCTURA DEL NÚCLEO ATÓMICO PARECIÓ ALCANZAR UNA SOLUCIÓN FINAL A PRINCIPIOS DE LA DÉCADA DE LOS 30, CUANDO SE DISPONÍA DE UNA CONCEPCIÓN EN LA QUE HABÍA LAS CUATRO INTERACCIONES FUNDAMENTALES MENCIONADAS Y UNAS CUANTAS PARTÍCULAS, A SABER: EL ELECTRÓN, EL PROTÓN Y EL NEUTRÓN COMO CONSTITUYENTES DE LA MATERIA, Y EL FOTÓN COMO CONSTITUYENTE DE LA RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA, ASÍ COMO MEDIADOR ENTRE LAS INTERACCIONES.
TEORIA CUANTICA
TODAS ESTAS CONSIDERACIONES SON EL RESULTADO AL QUE SE LLEGÓ CUANDO LOS TRABAJOS POR EXPLICAR LOS ESPECTROS ATÓMICOS CONDUJERON A LA NECESIDAD DE LA INTRODUCCIÓN DEL CONCEPTO DE CUANTO POR PARTE DE M. PLANCK Y AL INICIO DE LA LLAMADA TEORÍA CUÁNTICA. DE ACUERDO CON ELLA, LA ENERGÍA NO APARECE DE FORMA CONTINUA, SINO EN CANTIDADES DISCRETAS (CUANTOS) CUYA EXISTENCIA PERMITE EXPLICAR LOS ESPECTROS ATÓMICOS COMO EMISIONES DE CANTIDADES DETERMINADAS DE ENERGÍA POR PARTE DE ELECTRONES QUE PASAN DESDE UN NIVEL A OTRO. DICHA ENERGÍA SE EMITE A MODO DE CUANTOS DE LUZ (FOTONES) QUE TIENEN UNA FRECUENCIA F QUE CORRESPONDEN A LA DIFERENCIA DE ENERGÍA ENTRE EL NIVEL DE PARTIDA Y EL DE LLEGADA (D E) Y QUE CUMPLE QUE F = D E/H (DONDE H ES LA CONSTANTE DE PLANCK).
DADO QUE LOS ELECTRONES SÓLO PUEDEN ENCONTRARSE EN ÓRBITAS CUYO MOMENTO ANGULAR (IW) SEA MÚLTIPLO DE LA CONSTANTE DE PLANCK (H) DIVIDIDA POR 2 P, ES POSIBLE DETERMINAR LAS ÓRBITAS QUE PUEDEN OCUPAR Y CARACTERIZARLAS POR EL NÚMERO CUÁNTICO PRINCIPAL N. ESTO PERMITE OBTENER UN MODELO QUE SE AJUSTA BASTANTE BIEN PARA EL HIDRÓGENO, SI BIEN LA TEORÍA SE COMPLICA PARA LOS DEMÁS
EL EFECTO FOTOELÉCTRICO FUE DESCUBIERTO POR HEINRICH HERTZ EN 1887, AL OBSERVAR QUE EL ARCO QUE SALTA ENTRE DOS ELECTRODOS CONECTADOS A ALTA TENSIÓN ALCANZA DISTANCIAS MAYORES CUANDO SE ILUMINA CON LUZ ULTRAVIOLETA QUE CUANDO SE DEJA EN LA OSCURIDAD. UN AÑO DESPUES, HALLWACHS HIZO UNA IMPORTANTE OBSERVACIÓN DE QUE LA LUZ ULTRAVIOLETA AL INCIDIR SOBRE UN CUERPO CARGADO NEGATIVAMENTE CAUSABA LA PERDIDA SU CARGA, MIENTRAS QUE NO AFECTABA A UN CUERPO CON CARGA POSITIVA. DIEZ AÑOS MAS TARDE, J. THOMSON Y P. LENARD DEMOSTRARON INDEPENDIENTEMENTE, QUE LA ACCIÓN DE AL LUZ ERA LA CAUSA DE AL EMISIÓN DE CARGAS NEGATIVAS LIBRES POR LA SUPERFICIE DEL METAL. AUNQUE NO HAY DIFERENCIA CON LOS DEMÁS ELERCTRONES, SE ACOSTUMBRA AL DENOMINAR FOTOELECTRONES A ESTAS CARGAS NEGATIVAS.
RADIACTIVIDAD NATURAL
EXISTEN CIERTOS CRITERIOS QUE NOS PERMITEN DETERMINAR SI UN NÚCLEO ATÓMICO SERÁ O NO ESTABLE. EN PRIMER LUGAR DEBE EXISTIR EQUILIBRIO ENTRE LA FUERZA FUERTE Y LA ELECTROSTÁTICA. SI EL NÚCLEO PRESENTA UN EXCESO DE PROTONES O DE NEUTRONES, NO PUEDE SER ESTABLE DEBIDO A QUE EN ESE CASO PREDOMINA O BIEN LA FUERZA FUERTE O BIEN LA ELECTROSTÁTICA. PARA ELLO LOS NÚCLEOS INESTABLES TRATAN DE ALCANZAR LA ESTABILIDAD MEDIANTE LA ELIMINACIÓN DE MATERIA, LO QUE AUMENTA LA ENERGÍA DE LIGADURA POR ELECTRÓN (ES DECIR, LA ENERGÍA QUE SE NECESITARÍA SI SE DESEASE EXTRAERLO DEL NÚCLEO). DICHO PROCESO RECIBE EL NOMBRE DE RADIACTIVIDAD NATURAL Y SE VERIFICA MEDIANTE LA ELIMINACIÓN DE MATERIA A TRAVÉS DE LA EMISIÓN DE PARTÍCULAS ALFA O BETA (SEGUIDA EN OCASIONES DE EMISIÓN DE RAYOS GAMMA).
PARA LA DESINTEGRACIÓN BETA LA MASA DEL NÚCLEO NO VARÍA, AUNQUE SÍ LO HACE EL NÚMERO ATÓMICO, AUMENTANDO O DECRECIENDO EN 1 SEGÚN SE EMITA UN ELECTRÓN O UN POSITRÓN. CUANTO MAYOR ES EL NÚMERO DE NÚCLEOS RADIACTIVOS CONTENIDOS EN UNA MUESTRA, TANTO MAYOR ES EL DE LOS QUE EXPERIMENTAN TRANSFORMACIONES, POR LO QUE SE DEFINE EL CONCEPTO DE VIDA MEDIA, QUE ES LA MEDIA ARITMÉTICA DE UNA CIERTA ESPECIE NUCLEAR PARA UN DETERMINADO ESTADO.
PERMITE HACERSE UNA IDEA DEL ÚLTIMO CON EL QUE DECRECE LA RADIACTIVIDAD DE UNA SUSTANCIA, YA QUE CUANTO MENOR ES SU VIDA MEDIA TANTO MÁS RÁPIDO ES EL DECRECIMIENTO DE SU RADIACTIVIDAD. ESTÁ RELACIONADA CON EL PERÍODO DE SEMIDESINTEGRACIÓN (TIEMPO NECESARIO PARA QUE SE DESINTEGREN LA MITAD DE LOS NÚCLEOS).
ASIMISMO SE HABLA DE SERIE RADIACTIVA, QUE ES UN GRUPO DE NUCLEÍDOS EN EL QUE CADA UNO DE ELLOS SE FORMA A PARTIR DE LA DESINTEGRACIÓN DEL QUE LE PRECEDE EN LA SERIE. EL PRIMERO RECIBE EL NOMBRE DE NUCLEÍDO PADRE O CABEZA DE LA SERIE, Y EL ÚLTIMO ES EL PRODUCTO FINAL DE ÉSTA.
RADIACTIVIDAD ARTIFICIAL
ADEMÁS DE LA RADIACTIVIDAD NATURAL, ES POSIBLE GENERAR RADIACTIVIDAD ARTIFICIAL MEDIANTE EL BOMBARDEO DE UN NÚCLEO CON NEUTRONES DE ALTA VELOCIDAD. EL EJEMPLO MÁS CONOCIDO DE ESTE TIPO DE PROCESOS LO CONSTITUYE EL DEL URANIO, QUE BOMBARDEADO CON NEUTRONES SE FISIONA DANDO DOS MITADES IGUALES, LIBERANDO DE DOS A TRES NEUTRONES Y PRODUCIENDO EN EL PROCESO GRAN CANTIDAD DE ENERGÍA.
