Núcleo Atómico
El núcleo atómico es el centro diminuto y denso de un átomo que contiene sus protones y neutrones y casi toda su masa.
Definition
El núcleo es el centro pequeño y pesado de un átomo que contiene los protones y neutrones (llamados en conjunto nucleones), con los electrones moviéndose fuera de él. Lleva la carga positiva del átomo y más del $99.9\%$ de su masa, aunque su diámetro es unas $100{,}000$ veces más pequeño que el átomo completo. Los protones se repelen entre sí electrostáticamente, pero la fuerza nuclear fuerte los une junto con los neutrones a distancias de unos pocos femtómetros; los radios nucleares varían aproximadamente como $r \approx 1.2\text{ fm} \times A^{1/3}$, donde $A$ es el número másico. Que un núcleo sea estable depende de su proporción de neutrones a protones, y los núcleos inestables sufren desintegración radiactiva.
Example
Un núcleo de helio son $2$ protones y $2$ neutrones empaquetados juntos, con $2$ electrones afuera. Un núcleo de carbono-12 tiene $6$ protones y $6$ neutrones, una carga de $+6$ y un número másico de $12$, equilibrado por $6$ electrones. El uranio-238 tiene $92$ protones y $146$ neutrones, un radio cercano a $7.4\text{ fm}$, y es inestable, emitiendo un núcleo de helio-4 en desintegración alfa para convertirse en torio-234.
Key Insight
Rutherford descubrió el núcleo cuando la mayoría de las partículas alfa atravesaban directamente una lámina de oro, pero unas pocas rebotaban casi hacia atrás, lo cual solo tenía sentido si la carga positiva estaba concentrada en un núcleo diminuto. La masa de un núcleo es ligeramente menor que la suma de sus nucleones por separado; esa masa faltante, el defecto de masa, es la energía de enlace liberada cuando se formó el núcleo, dada por $E = mc^2$.