{"id":73073,"date":"2001-05-01T00:00:00","date_gmt":"2001-05-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2001\/05\/01\/las-danzas-del-nucleo-atomico\/"},"modified":"2015-08-25T18:22:23","modified_gmt":"2015-08-25T21:22:23","slug":"las-danzas-del-nucleo-atomico","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/las-danzas-del-nucleo-atomico\/","title":{"rendered":"Las danzas del n\u00facleo at\u00f3mico"},"content":{"rendered":"

\"\"S\u00cdRIO J.B. CAN\u00c7ADO<\/span>Sol\u00eda imaginarse al \u00e1tomo como un min\u00fasculo sistema planetario en el cual el n\u00facleo desempe\u00f1a el papel de la estrella y los electrones representan a los planetas. En esa figura – se sabe ahora ingenua – todo el dinamismo les cabr\u00eda a los electrones, mientras que el n\u00facleo ser\u00eda una isla de tranquilidad, habitada por protones y neutrones inm\u00f3viles, como si estuvieran pegados unos a otros. La realidad no pod\u00eda ser m\u00e1s diferente.<\/p>\n

El n\u00facleo es, a decir verdad, una estructura extremadamente turbulenta, cuyas part\u00edculas se mueven e interact\u00faan sin cesar. En esta agitaci\u00f3n ininterrumpida, hay movimientos ca\u00f3ticos que desaf\u00edan cualquier previsi\u00f3n. Pero en condiciones especiales como las producidas por un poderoso campo electromagn\u00e9tico, existen situaciones espec\u00edficas de excitaci\u00f3n, en las cuales protones y neutrones danzan organizadamente. En una de estas condiciones – llamada resonancia gigante – todas las part\u00edculas del n\u00facleo vibran coherentemente al mismo tiempo. Un tr\u00edo de investigadores del Instituto de F\u00edsica de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP), en colaboraci\u00f3n con especialistas de la Universidad Federal de R\u00edo de Janeiro (UFRJ) y del Instituto Tecnol\u00f3gico de la Aeron\u00e1utica (ITA) de S\u00e3o Jos\u00e9 dos Campos, acaba de formular una teor\u00eda para explicar la intrincada din\u00e1mica de este fen\u00f3meno que los f\u00edsicos intentan entender desde los a\u00f1os 50.<\/p>\n

Naturales y ex\u00f3ticos
\n<\/strong>Integrado por los profesores Mahir Saleh Hussein, Antonio Fernando de Toledo Piza y Maur\u00edcio Porto Pato, el equipo de la USP no se limit\u00f3 a ecuacionar las oscilaciones nucleares colectivas de los elementos de la naturaleza. Junto a Lu\u00eds Felipe Canto, de la UFRJ, y Brett Vern Carlson, del ITA, el grupo explic\u00f3 tambi\u00e9n los extra\u00f1os movimientos que suceden en los n\u00facleos llamados ex\u00f3ticos, que son producidos en laboratorio y tienen un n\u00famero de neutrones (part\u00edculas sin carga el\u00e9ctrica) menor o mayor que el normal y solo duran una \u00ednfima fracci\u00f3n de segundo. Pero participan en etapas fundamentales en la evoluci\u00f3n de las estrellas, de all\u00ed la importancia de estudiarlos.<\/p>\n

En el transcurso del proyecto tem\u00e1tico llamado simplemente F\u00edsica Nuclear Te\u00f3rica, desarrollado entre 1997 y el final del a\u00f1o pasado, los investigadores publicaron 59 art\u00edculos en revistas internacionales, nueve de ellos en la Physical Review Letters. Ahora ellos se lanzan en un emprendimiento m\u00e1s ambicioso: extender los conceptos elaborados a partir del n\u00facleo at\u00f3mico al movimiento sincronizado de \u00e1tomos y mol\u00e9culas. En ese campo m\u00e1s amplio, centran su atenci\u00f3n en dos objetos de gran inter\u00e9s cient\u00edfico y tecnol\u00f3gico: las mol\u00e9culas llamadas buckyballs (estructuras geod\u00e9sicas perfectas formadas por 60 \u00e1tomos de carbono) y los condensados de Bose-Einstein (gases at\u00f3micos enfriados hasta cerca del cero absoluto).<\/p>\n

La gran haza\u00f1a del equipo hasta el momento fue producir una teor\u00eda que abarcara tanto el balet simple de las part\u00edculas nucleares durante su excitaci\u00f3n colectiva como la agitaci\u00f3n ca\u00f3tica que se instala a posteriori. La capacidad de lidiar con el caos es la principal diferencia entre el nuevo abordaje y el antiguo modelo explicativo (lea el cuadro), que solo funcion\u00f3 bien mientras la energ\u00eda que produce los movimientos coordinados de protones y neutrones se limit\u00f3 a su valor m\u00ednimo, que corresponde a 1 quantum. Concepto creado al inicio del siglo XX para describir los movimientos oscilatorios en micro y macroescala, el quantum es una medida de energ\u00eda que depende de la frecuencia de la oscilaci\u00f3n del movimiento. Existen investigaciones del nivel energ\u00e9tico de 1 quantum desde los a\u00f1os 50, cuando los f\u00edsicos del proyecto a\u00fan estaban en los pupitres escolares. Hasta que, en el comienzo de la d\u00e9cada del 90, un equipo del acelerador de part\u00edculas de la Gesellschaft f\u00fcr Schwerionenforschung,o Sociedad de Investigaci\u00f3n de Iones Pesados (GSI), de Darmstadt, Alemania, logr\u00f3 generar excitaciones colectivas con 2 quantade energ\u00eda. Fue entonces que la antigua teor\u00eda sufri\u00f3 un vuelco.<\/p>\n

Para producir la excitaci\u00f3n colectiva en un acelerador de part\u00edculas, es necesario acelerar haces de n\u00facleos y despu\u00e9s hacerlos colisionar. El poderoso campo electromagn\u00e9tico generado por la aproximaci\u00f3n de los n\u00facleos act\u00faa entonces sobre los componentes nucleares. “Los fotones (part\u00edculas portadoras del campo electromagn\u00e9tico) se acoplan a los protones (part\u00edculas de carga el\u00e9ctrica positiva), desplaz\u00e1ndolos colectivamente hacia el mismo lado. Y los neutrones compensan ese desplazamiento movi\u00e9ndose hacia el lado opuesto, de modo tal de conservar una importante grandeza f\u00edsica, el momento o cantidad de movimiento”, dice Hussein. Protones ac\u00e1, neutrones all\u00e1, los corp\u00fasculos ejecutan su balet sincronizado.<\/p>\n

Los experimentadores de la GSI alcanzaron la meseta de 2 quanta, la etapa siguiente del movimiento coordinado, imprimiendo a n\u00facleos muy pesados – plomo, esta\u00f1o, xen\u00f3n, oro, uranio – una aceleraci\u00f3n extremadamente elevada: 900 millones de electrones -volts (MeV) por part\u00edcula (\u00e9sa es la unidad de energ\u00eda empleada en F\u00edsica Nuclear: la masa del prot\u00f3n o del neutr\u00f3n es de aproximadamente 1.000 MeV). Realizado en un aparato denominado Land (Large Angle Neutron Detector), que se encuentra al final del acelerador de part\u00edculas del GSI, el experimento ocurri\u00f3 exactamente como estaba previsto desde el punto de vista cualitativo. Sin embargo, cuando se tomaron las medidas cuantitativas, se verific\u00f3 que las cuentas no se correspond\u00edan con las estimativas te\u00f3ricas basadas en el antiguo modelo at\u00f3mico. Toledo Piza explica el porqu\u00e9: “Esto se debe a que este tipo de excitaci\u00f3n es un fen\u00f3meno extremadamente fugaz. Las part\u00edculas nucleares vibran apenas dos o tres veces en conjunto. Despu\u00e9s, la energ\u00edase disipa, produciendo movimientos ca\u00f3ticos. Y el pecado de la antigua teor\u00eda consist\u00eda en no saber lidiar con este ingrediente ruidoso”.<\/p>\n

Cuando el aporte energ\u00e9tico quedaba en la marca de 1 quantum, no ten\u00eda mayores consecuencias, porque los analistas centraban el foco en las dos o tres vibraciones colectivas y lo que ven\u00eda despu\u00e9s no formaba parte de la cuesti\u00f3n: era como un residuo descartable. Cuando el equipo del GSI conquist\u00f3 el nivel de 2 cuanta, se hizo imposible escamotear la complejidad del problema.<\/p>\n

Ruidos en el camino
\n<\/strong>\u00c9se era el estado del arte cuando el equipo brasile\u00f1o entr\u00f3 en escena. Estudiando a fondo la cuesti\u00f3n, los f\u00edsicos percibieron que los sistemas de part\u00edculas nucleares no respond\u00edan a los saltos de energ\u00eda tan sencillamente como se supon\u00eda seg\u00fan el modelo anterior. “Protones y neutrones”, revela Hussein, “no evolucionaban del estado fundamental que caracteriza los n\u00facleos encontrados en la naturaleza al estado excitado de 1 quantum, y desde all\u00ed, ordenadamente hacia el estado de 2 quanta. Hab\u00eda ruidos en el medio del camino. Y el efecto de esos ruidos deb\u00eda ser computado. Porque el segundo quantum de energ\u00eda excitaba a part\u00edculas ya dotadas del movimiento ca\u00f3tico producido por la disipaci\u00f3n del primero.”En otras palabras, aquello que en los antiguos experimentos de 1 quantum pod\u00eda ser tratado como residuo descartable, ahora marcaba la diferencia. Con recursos matem\u00e1ticos sofisticados, los investigadores brasile\u00f1os trataron de construir una teor\u00eda completa, capaz de acomodar tanto las oscilaciones colectivas como los movimientos ca\u00f3ticos.<\/p>\n

La tarea fue exitosa a punto tal que ahora los investigadores alemanes de la GSI colaboran activamente con el equipo de la USP, al tiempo que se preparan para un vuelo experimental m\u00e1s alto: el estudio de excitaciones al nivel de 3 quanta. “No es una tarea f\u00e1cil”, anticipa Thomas Aumann, uno de los investigadores da GSI que trabaja en colaboraci\u00f3n con los f\u00edsicos de la USP. Cuanto mayor es el nivel de energ\u00eda, m\u00e1s r\u00e1pido y ruidoso se torna el proceso, lo que exige de los experimentadores gran pericia y equipamiento muy especial.<\/p>\n

“El modelo de la USP puede prever el estado de 3 quanta, y personalmente creo que existir\u00eda realmente una vibraci\u00f3n de tres fonones”, comenta Aumann. El fon\u00f3n equivale al quantum, la unidad de energ\u00eda de la f\u00edsica cu\u00e1ntica. “Pero como f\u00edsico experimental prefiero observar esa situaci\u00f3n y compararla con la teor\u00eda de la USP.”En la franja de los 2 quanta, todos los elementos investigados se encuadraron perfectamente en la teor\u00eda del equipo de la USP, excepto el xen\u00f3n, que – vaya a saber porqu\u00e9 – parece resistir a cualquier norma te\u00f3rica. “Creemos que eso se debe m\u00e1s a alguna peculiaridad a\u00fan desconocida del n\u00facleo del elemento que a eventuales deficiencias del nuevo modelo”, pondera Porto Pato.<\/p>\n

Nuevo proyecto<\/strong>
\nEl grupo est\u00e1 realmente confiado en la universalidad de la nueva teor\u00eda y, concluido el primer proyecto tem\u00e1tico, ya ha iniciado el segundo, con miras a extender los mismos conceptos a otros agrupamientos de corp\u00fasculos: los buckyballs y los condensados de Bose-Einstein.<\/p>\n

Seg\u00fan el f\u00edsico indio Jagadis Chandra Bose (1858-1937) y el alem\u00e1n naturalizado estadounidense Albert Einstein (1879-1955), en temperaturas pr\u00f3ximas al cero absoluto, los \u00e1tomos que componen determinado tipo de gas se condensan y pasan todos a ocupar el estado cu\u00e1ntico de menor energ\u00eda, m\u00e1s estable, en el cual permanecen pr\u00e1cticamente parados. Esos condensados fueron obtenidos recientemente por un grupo de f\u00edsicos franceses, alemanes e italianos, que noticiaron el hecho en la revista Science del 20 de abril.<\/p>\n

Los investigadores de la USP estudian la posibilidad de crear condensados h\u00edbridos, en los cuales pares de \u00e1tomos se conviertan en mol\u00e9culas y viceversa. “En ese caso, podr\u00eda haber una oscilaci\u00f3n colectiva, de \u00e1tomos contra mol\u00e9culas, an\u00e1loga a la que ocurre entre los componentes del n\u00facleo”, dice Toledo Piza. “Lo interesante”, agrega, “es que estos sistemas pueden ser muy grandes – con 500 mil \u00e1tomos y alcanzando el tama\u00f1o de 1 micr\u00f3n, por ejemplo – y, aun as\u00ed, exhibir un comportamiento cu\u00e1ntico”. Es decir, un comportamiento de part\u00edculas subat\u00f3micas.<\/p>\n

La descripci\u00f3n de este fen\u00f3meno es a\u00fan m\u00e1s compleja que la de las oscilaciones nucleares, porque mientras que en el n\u00facleo el n\u00famero de protones y neutrones permanece constante, en los condensados h\u00edbridos existe una variaci\u00f3n permanente de la cantidad de \u00e1tomos y mol\u00e9culas, ya que unos se convierten en otros.<\/p>\n

“Estamos interesados tambi\u00e9n en establecer un v\u00ednculo con los f\u00edsicos experimentales dela USP en S\u00e3o Carlos, coordinados por el profesor Vanderlei Bagnato, que est\u00e1 procurando producir condensados de \u00e1tomos de dos elementos diferentes: el rubidio y el sodio”, dice Hussein.Las perspectivas de aplicaci\u00f3n tecnol\u00f3gica de esas investigaciones son muy prometedoras. El estudio de \u00e1tomos fr\u00edos ha redundado, por ejemplo, en un perfeccionamiento enorme en las mediciones del tiempo. Gracias a dicho estudio, la precisi\u00f3n con la que se determina el tiempo hoy es de 1 en 100 trillones (el n\u00famero 1 seguido de 17 ceros), lo que equivale a cometer un error de 5 segundos en la edad del universo.<\/p>\n

La preocupaci\u00f3n en alimentar el trabajo experimental es constante. La segunda parte de la investigaci\u00f3n, dedicada a los n\u00facleos ex\u00f3ticos, equivale a un fuerte empuj\u00f3n en la f\u00edsica experimental desarrollada en Brasil. Para entender qu\u00e9 son esos n\u00facleos, cabe considerar el caso del litio. Los n\u00facleos de litio encontrado en la naturaleza est\u00e1n constituidos por tres protones y cuatro neutrones. Por eso este elemento es conocido como litio 7, el n\u00famero de sus part\u00edculas nucleares. Pero v\u00eda fragmentaci\u00f3n de ox\u00edgeno es posible fabricar un litio 11, con cuatro neutrones m\u00e1s.<\/p>\n

N\u00facleo extra\u00f1o
\n<\/strong>El nuevo n\u00facleo tiene caracter\u00edsticas extra\u00f1as. Empezando por su tama\u00f1o: pese a estar constituido solamente por 11 part\u00edculas, el mismo es enorme, case tan grande como el del plomo, compuesto por 82 protones y 126 neutrones. “Esto se debe a un efecto cu\u00e1ntico que hace que, de los cuatro neutrones adicionales, tan solo dos queden confinados en el peque\u00f1o espacio ocupado por las siete part\u00edculas del n\u00facleo b\u00e1sico. Los otros dos pasan a moverse alrededor de este carozo de nueve part\u00edculas, en un halo relativamente distante del centro”, explica Porto Pato. De all\u00ed la hinchaz\u00f3n del n\u00facleo.<\/p>\n

Pero el tama\u00f1o no es todo. Igualmente extravagante es la danza colectiva de esas part\u00edculas cuando el n\u00facleo sufre la acci\u00f3n de un campo electromagn\u00e9tico. En este caso, dos modalidades de vibraci\u00f3n que se combinan: los tres protones se desplazan contra los seis neutrones en el carozo; y el carozo completo se desplaza contra los dos neutrones del halo. La primera oscilaci\u00f3n es r\u00e1pida, t\u00edpica de un cuerpo relativamente r\u00edgido, y la segunda lenta, acorde a un a sistema blando.<\/p>\n

Por m\u00e1s intrincados que parezcan, esos movimientos compuestos son, en realidad, m\u00e1s simples que las oscilaciones colectivas producidas en el laboratorio de la GSI. Porque la vibraci\u00f3n suave del carozo contra el halo tiene muy poca energ\u00eda. “Son estados de un quantum apenas. De manera que, en ellos, los movimientos ca\u00f3ticos provocados por la disipaci\u00f3n de la energ\u00eda se tornan irrelevantes”, comenta Toledo Piza. Como caso particular, las oscilaciones de los n\u00facleos ex\u00f3ticos pudieron ser perfectamente descritas por la nueva teor\u00eda, sin que fuera necesario utilizar todo el aparato matem\u00e1tico que el modelo contiene.<\/p>\n

\u00c9ste es un estudio especialmente relevante en el dominio de la din\u00e1mica estelar. Uno de los objetos de inter\u00e9s, en este caso, es el boro 8, que tiene dos neutrones menos que el boro normal. “En el Sol, ese n\u00facleo ex\u00f3tico decae, produciendo el berilio 8, que a su vez, se desintegra en dos part\u00edculas alfa (constituidas por dos protones y dos neutrones)”, explica Hussein. “En el decaimiento del boro 8, se produce supuestamente la liberaci\u00f3n de un neutrino – part\u00edcula elemental de la misma categor\u00eda (lept\u00f3n) del electr\u00f3n – de energ\u00eda alta. Conociendo mejor este n\u00facleo, quiz\u00e1s podamos explicar por qu\u00e9 el n\u00famero de neutrinos detectado en la Tierra es aproximadamente la mitad del previsto por el modelo est\u00e1ndar de la evoluci\u00f3n solar.”<\/p>\n

Las aplicaciones de la nueva teor\u00eda son amplias, pero esto no es todo. El proyecto ya ha puesto a Brasil en sinton\u00eda con el nivel internacional en f\u00edsica nuclear y atrajo a la USP s cuatro posdoctorandos: el ingl\u00e9s Adam Sargeant, el japon\u00e9s Manabu Ueda, el ruso Oleg Vorov y el chino naturalizado brasile\u00f1o Chi-Yong Lin. Otro desdoblamiento fue la realizaci\u00f3n del congreso internacional Collective Excitation of Bose and Fermi Systems, coordinado por los miembros del equipo y patrocinado por la FAPESP en 1998, que cont\u00f3 con la participaci\u00f3n del f\u00edsico William Phillips, ganador del Premio Nobel de 1997. Con esos antecedentes, es comprensible la expectativa en torno a los pr\u00f3ximos pasos del grupo, que ahora coloca su mira sobre las agrupaciones de \u00e1tomos y mol\u00e9culas.<\/p>\n

La teor\u00eda desde la Antig\u00fcedad\u00a0<\/strong><\/p>\n

Desde hace por lo menos tres milenios, el hombre procura develar el microcosmos de la materia\u00a0<\/em><\/p>\n

La noci\u00f3n de \u00e1tomo se remonta a las m\u00e1s antiguas escuelas filos\u00f3ficas indias: el sistema Vaises\u00edka<\/em> \u2013 nombre derivado del s\u00e1nscrito visesas<\/em>, \u201cindividualidad at\u00f3mica\u201d \u2013 postul\u00f3 su existencia hace no menos que 2.800 a\u00f1os y, probablemente, haya heredado ese concepto de un pasado a\u00fan m\u00e1s remoto. Nosotros lo recibimos de Leucipo y su disc\u00edpulo Dem\u00f3crito, fil\u00f3sofos griegos del siglo V a.C.<\/p>\n

La noci\u00f3n griega de \u00e1tomo como fracci\u00f3n m\u00ednima e indivisible de la materia experiment\u00f3 una radical transformaci\u00f3n en 1897, con el descubrimiento experimental del electr\u00f3n por parte del f\u00edsico ingl\u00e9s Joseph John Thomson (1856-1940). Con base en ese hallazgo y en el hecho de que los \u00e1tomos son el\u00e9ctricamente neutros, Thomson supuso que \u00e9stos contuvieran un segundo ingrediente para contrabalancear la carga de los electrones. De all\u00ed surgi\u00f3 su modelo del \u00e1tomo como un bud\u00edn de pasas de uva: una carga positiva, distribuida uniformemente, formar\u00eda la masa del bud\u00edn, mientras los electrones, salpicados aqu\u00ed y all\u00ed, ser\u00edan las pasas de uva. Un modelo sabroso, pero que no resisti\u00f3 a la observaci\u00f3n.<\/p>\n

Bombardeo<\/strong>
\nDicha observaci\u00f3n fue realizada por el neoceland\u00e9s Ernest Rutherford (1871-1937) en 1910. Las part\u00edculas alfa (que hoy sabemos est\u00e1n formadas por dos protones y dos neutrones) acababan de ser descubiertas, y Rutherford resolvi\u00f3 usar esos min\u00fasculos proyectiles, liberados en procesos radioactivos, para investigar la intimidad del \u00e1tomo. Bombardeando una fin\u00edsima l\u00e1mina de oro con un haz de part\u00edculas alfa, verific\u00f3 que la mayor\u00eda de los corp\u00fasculos atravesaba a hoja pr\u00e1cticamente sin desviarse, al paso que unos pocos eran violentamente rebatidos.<\/p>\n

Concluy\u00f3 que los \u00e1tomos de la hoja se estructuraban como diminutos sistemas planetarios. La mayor parte de su espacio interior permanec\u00eda vac\u00eda, atravesada sin problemas por las part\u00edculas alfa. La carga positiva se concentraba en un n\u00facleo central, responsable por el rebatimiento de parte de los corp\u00fasculos. Separados de la carga positiva por el vac\u00edo, los electrones giraban alrededor del n\u00facleo como planetas en torno de una estrella.<\/p>\n

Compatible con los datos experimentales y f\u00e1cil de ser representado gr\u00e1ficamente, el modelo de Rutherford ten\u00eda tambi\u00e9n la virtud de llevar a los esp\u00edritus la reconfortante idea de que un mismo modelo de organizaci\u00f3n se reproduc\u00eda en las estructuras del universo, del microcosmos al macrocosmos. Sin embargo, presentaba un importante defecto.<\/p>\n

Seg\u00fan la f\u00edsica cl\u00e1sica, cargas en movimiento emiten radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica y, al hacerlo, pierden energ\u00eda. Es decir que los electrones en tr\u00e1nsito deber\u00edan tener una velocidad en continua disminuci\u00f3n, y debido a ello, describir \u00f3rbitas cada vez menores. En una fracci\u00f3n de segundo, \u00e9stos se chocar\u00edan contra los n\u00facleos, no sobrar\u00eda ning\u00fan \u00e1tomo en el universo, ni estar\u00edamos ac\u00e1 para contar la historia. Mentes conservadoras descartar\u00edan este modelo en nombre de las buenas leyes de la f\u00edsica. No fue lo que hizo el joven f\u00edsico dan\u00e9s Niels Bohr (1885-1962), que en 1912 se junt\u00f3 al equipo de Rutherford en la Universidad de Cambridge.<\/p>\n

Salto cu\u00e1ntico<\/strong>
\nEn una jugada de genio, Bohr incorpor\u00f3 al modelo planetario de Rutherford el concepto cu\u00e1ntico de energ\u00eda, formulado en el comienzo del siglo por Max Planck (1858-1947). Seg\u00fan ese concepto, la energ\u00eda no es un fluido continuo, como hab\u00eda pensado la f\u00edsica cl\u00e1sica, sino un flujo discontinuo de \u201cgranos\u201d, cantidades m\u00ednimas no fraccionables llamadas quanta (plural de quantum en lat\u00edn). El propio Planck no tomaba esa idea muy en serio y solamente la hab\u00eda utilizado como artificio matem\u00e1tico. Pero Bohr se aferr\u00f3 a ella y, tras meses de c\u00e1lculos, produjo el primer modelo cu\u00e1ntico del \u00e1tomo. En \u00e9ste existen \u00f3rbitas precisas en las cuales el electr\u00f3n se mueve sin emitir radiaci\u00f3n. El intercambio de energ\u00eda con el medio solo ocurre cuando el electr\u00f3n \u201csalta\u201d de una de esas \u00f3rbitas estacionarias a otra. Ese \u201csalto cu\u00e1ntico\u201d es uno de los aspectos m\u00e1s revolucionarios del nuevo modelo: sin pasar por el \u201cespacio intermedio\u201d, el electr\u00f3n sencillamente desaparece de su \u00f3rbita original para aparecer instant\u00e1neamente en la otra.<\/p>\n

En 1913, Thomson descubri\u00f3 que un elemento qu\u00edmico pod\u00eda tener \u00e1tomos con la misma carga el\u00e9ctrica y masas diferentes, llamados is\u00f3topos. La existencia de \u00e9stos suger\u00eda que, adem\u00e1s de part\u00edculas negativas (electrones) y positivas (protones), los \u00e1tomos deb\u00edan contener un tercer tipo de corp\u00fasculo, neutro, pero macizo. Rutherford denomin\u00f3 a esa part\u00edcula neutr\u00f3n, mas su existencia solo fue demostrada experimentalmente por el ingl\u00e9s James Chadwick (1891-1974), en 1932. Con masa relativamente pr\u00f3xima a la del prot\u00f3n, el neutr\u00f3n compone con \u00e9ste el n\u00facleo at\u00f3mico.<\/p>\n

Fuerte interacci\u00f3n<\/strong>
\nSabemos hoy que el n\u00facleo es de 10 mil a 100 mil veces menor que el \u00e1tomo. Dependiendo del n\u00famero de part\u00edculas que contenga, su di\u00e1metro medio oscila entre 10-15 y 10-14 metro. El volumen consecuente es tan exiguo que nos puede llevar a la falsa idea de que los protones y los neutrones estar\u00edan sencillamente exprimidos en su interior, siendo incapaces del menor movimiento. Pero no es eso lo que ocurre. \u00c9stos disponen, la verdad, de espacio suficiente para desarrollar velocidades del orden de los 30 mil kil\u00f3metros por segundo, la d\u00e9cimo parte de la velocidad de la luz. Y como sucede con el propio \u00e1tomo, se distribuyen en una estructura en capas que se rige por principios cu\u00e1nticos. Su confinamiento en una regi\u00f3n tan peque\u00f1a se debe a la llamada interacci\u00f3n fuerte, que impide que el n\u00facleo se astille por efecto de la repulsi\u00f3n electromagn\u00e9tica entre los protones. La intensidad de esa fuerza es de 100 a 1.000 veces superior a la de la interacci\u00f3n electromagn\u00e9tica. Pero su alcance es extremadamente limitado: no m\u00e1s que 10-15 m, mientras que la fuerza electromagn\u00e9tica se propaga indefinidamente.<\/p>\n

Esa interacci\u00f3n fuerte, que en su reducido \u00e1mbito de actuaci\u00f3n es la fuerza m\u00e1s poderosa de la naturaleza, tiene otra extra\u00f1a peculiaridad: deja de ser atractiva para ser repulsiva cuando las part\u00edculas se aproximan demasiado entre s\u00ed. Eso permite que mantenga el n\u00facleo cohesionado, y al mismo tiempo, evita que protones y neutrones se aplasten unos contra otros. Los f\u00edsicos creen adem\u00e1s que \u00e9sta es responsable por la propia existencia de los protones y neutrones, ya que mantiene aprisionados en su interior a los corp\u00fasculos a\u00fan menores que los constituyen: los quarks, cuya existencia fue postulada en la d\u00e9cada del 60 por el norteamericano Murray Gell-Mann (1929-).<\/p>\n

Seg\u00fan el modelo est\u00e1ndar vigente en la f\u00edsica de part\u00edculas, lejos de ser min\u00fasculas esferas desprovistas de estructura interna, los protones y neutrones se asemejan m\u00e1s a \u00ednfimos pero turbulentos oc\u00e9anos. En cada uno de \u00e9stos, tres quarks se mueven a alt\u00edsima velocidad en medio a una nube formada por gluones, part\u00edculas portadoras de la interacci\u00f3n forte.<\/p>\n

Dentro de esa nube, fluctuaciones de energ\u00eda hacen que pares de quarks y antiquarks se materialicen y desmaterialicen incesantemente, sobreviviendo por tan solo fracciones de segundo.<\/p>\n

Ese flujo ininterrupido ya ha sido comparado con una tempestad en el interior de una gota, imagen que representa adecuadamente el dinamismo del mundo at\u00f3mico y subat\u00f3mico, donde no hay lugar para el reposo o la permanencia.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"El interior de la materia es mucho m\u00e1s inquieto de lo quese pensaba","protected":false},"author":129,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[179],"tags":[],"coauthors":[439],"class_list":["post-73073","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tapa"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/73073","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/129"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=73073"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/73073\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=73073"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=73073"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=73073"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=73073"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}