Como mencionamos en un
mensaje anterior, el núcleo atómico está
formado por protones y neutrones. Los neutrones son eléctricamente
neutros y los protones tienen carga positiva.
Figura 1. El modelo atómico actual, con su núcleo en el centro formado
por protones y neutrones y los electrones orbitando alrededor.
Sabemos que las cargas de igual signo se repelen gracias a la
ley de Coulomb,que sostiene que la fuerza entre dos cargas es proporcional al producto del valor de las mismas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa.
Dada la corta distancia que separa los protones entre sí, del orden de
unos pocos fermis (1 fermi = 1 femtómetro = 10
-15 m), la fuerza de
repulsión eléctrica que existe entre ellos es realmente enorme. ¿Qué es
lo que hace que los protones permanezcan en el núcleo y no salgan
repelidos? La respuesta está en la fuerza o interacción nuclear fuerte.
Como su propio nombre sugiere, es mucho más intensa que la fuerza
eléctrica, capaz de mantener a los protones unidos dentro del núcleo. Es también
responsable de ligar a los neutrones, porque a efectos de la
interacción fuerte, protones y neutrones son partículas idénticas.
Podemos describir el núcleo atómico como un objeto aproximadamente esférico con un diámetro de pocos fermis,
dentro del cual se forman configuraciones de protones y neutrones, o
agregados entre ellos, más o menos estables. Y de entre todos los
agregados posibles, uno de los más estables es la partícula alfa: un
núcleo desnudo de He formado por 2 protones y 2 neutrones que se
mantiene excepcionalmente unido.
Figura 2. Un núcleo ligeramente deformado puede ser capaz de emitir
espontáneamente una partícula alfa.
A pesar de su enorme magnitud, la interacción fuerte tiene un alcance muy
corto. Su rango es tan pequeño ni siquiera puede llegar de un extremo a
otro de un núcleo atómico de tamaño medio o grande.
Si el núcleo se deforma ligeramente, el balance entre las fuerzas
nucleares y electromagnéticas puede verse alterado en favor de la
fuerza de repulsión eléctrica. Cuando eso sucede, un estado agregado
dentro del núcleo puede salir expelido. Se llama desintegración alfa o
emisión alfa al proceso en el cual la parte del núcleo emitida es una
partícula alfa. Sin embargo, algunos núcleos también son capaces de
emitir otras partículas más pesadas como núcleos de Carbono-12,
Oxígeno-16... Y por último, tenemos el dramático caso en el que el
núcleo puede partirse en dos (o más) fragmentos, proceso conocido como
la fisión espontánea.
Enlaces de interés:
- Curso de física nuclear básica
Alfa, beta, gamma