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La constitución del núcleo

ras el descubrimiento del protón, efectuado por Rutherford en 1914, se llegó a la conclusión de que el núcleo atómico estaba formado por protones.

El desarrollo de precisas técnicas de medida de masas de átomos y de núcleos atómicos puso de manifiesto que la masa de un núcleo es siempre mayor que la masa de un número de protones igual al número de electrones del átomo correspondiente. Este exceso notable de masa indicaba que otras partículas pesadas, junto con los protones, constituían el núcleo atómico.

Por sí sola, la presencia de electrones en el núcleo no podía justificar tan importante diferencia de masa, ya que la masa del electrón es más de mil ochocientas veces menor que la del protón, sin embargo podrían neutralizar la carga de los protones de modo que el número de cargas positivas en el núcleo resultase igual al de cargas negativas en la corteza electrónica. De este modo se conseguía explicar la emisión de partículas b, identificadas como electrones, en los fenómenos de desintegración radiactiva. El núcleo estaría formado entonces por protones en exceso y electrones.

El núcleo atómico está formado por protones y neutrones unidos entre si por fuerzas de interacción que, por su magnitud, compensan la repulsión electrostática entre los protones

En 1932 J. Chadwick descubre el neutrón, una nueva partícula de masa ligeramente superior a la del protón, pero sin carga eléctrica. Sobre esta base experimental Heisenberg propone su teoría del núcleo actualmente en vigor, según la cual el núcleo atómico estaba formado por protones y neutrones. El número de protones coincide con el de electrones y se representa por la letra Z; el número N de neutrones es aproximadamente igual al de protones en los átomos ligeros, pero crece a medida que Z aumenta hasta hacerse más de una vez y media superior al de protones en los núcleos pesados.

Una especie nuclear o núclido se representa en la forma Z^XA, donde X es el símbolo químico del átomo correspondiente, Z es el número de protones, también llamado número atómico y A es el número másico suma de Z y N. Dos núcleos que teniendo el mismo número de protones difieran en su número de neutrones se denominan isótopos. El hidrógeno 1H¹, el deuterio 2H¹ y el tritio 3H¹ son ejemplos de isótopos. Dado que las propiedades químicas dependen sólo de la composición de la corteza atómica, los isótopos de un elemento dado poseen las mismas propiedades químicas.

La carga eléctrica no es una propiedad física decisiva para las partículas componentes del núcleo; de ser así la repulsión electrostática entre los protones lo disgregaría instantáneamente. En el interior del núcleo tiene lugar una fuerza de atracción protón-protón, protón-neutrón o neutrón-neutrón, indistintamente, que es del orden de cien veces más intensa que la de repulsión electrostática entre los protones y que se conoce como interacción fuerte o fuerza nuclear.

Debido a que este tipo de fuerzas no dependen de la carga eléctrica, a las partículas constituyentes del núcleo, ya sean protones, ya sean neutrones, se les denomina genéricamente nucleones. La fuerza nuclear es, por tanto, una fuerza de interacción nucleón-nucleón.

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