James Chadwick Teor铆a at贸mica

James Chadwick Teor铆a at贸mica

Los cient铆ficos de hoy imaginan que los 谩tomos est谩n compuestos de n煤cleos diminutos, pesados 鈥嬧媦 cargados positivamente, rodeados por nubes de electrones extremadamente ligeros y cargados negativamente. Este modelo se remonta a la d茅cada de 1920, pero tiene su origen en la antigua Grecia. El fil贸sofo Dem贸crito propuso la existencia de 谩tomos en torno al 400 a. de C. Nadie realmente tom贸 la idea con ning煤n fervor hasta que el f铆sico ingl茅s John Dalton present贸 su teor铆a at贸mica a principios del siglo XIX. El modelo de Dalton estaba incompleto, pero se mantuvo b谩sicamente sin cambios durante la mayor parte del siglo XIX.

una serie de investigaciones sobre el modelo at贸mico se produjo a fines del siglo XIX y hasta bien entrado el siglo XX, que culmin贸 en el modelo de Schrodinger del 谩tomo, que se conoce como el modelo de nube. Poco despu茅s de que el f铆sico Erwin Schrodinger lo introdujera en 1926, James Chadwick, otro f铆sico ingl茅s, a帽adi贸 una pieza crucial a la imagen. Chadwick es responsable de descubrir la existencia del neutr贸n, la part铆cula neutra que comparte el n煤cleo con el prot贸n cargado positivamente.

El descubrimiento de Chadwick oblig贸 a una revisi贸n del modelo de nube, y los cient铆ficos a veces se refieren a la versi贸n revisada como el modelo at贸mico de James Chadwick. El descubrimiento le gan贸 a Chadwick el premio Nobel de f铆sica de 1935, e hizo posible el desarrollo de la bomba at贸mica. chadwick particip贸 en el proyecto s煤per secreto de Manhattan, que culmin贸 con el despliegue de bombas nucleares en hiroshima y nagasaki. la bomba contribuy贸 a la rendici贸n de Jap贸n (muchos historiadores creen que Jap贸n se habr铆a rendido de todos modos) y el final de la Segunda Guerra Mundial. Chadwick muri贸 en 1974.

驴C贸mo descubri贸 Chadwick el neutr贸n?

jj thompson descubri贸 el electr贸n utilizando tubos de rayos cat贸dicos en la d茅cada de 1890, y el f铆sico brit谩nico ernest rutherford, el llamado padre de la f铆sica nuclear, descubri贸 el prot贸n en 1919. Rutherford especul贸 que los electrones y los protones podr铆an combinarse para producir una part铆cula neutral con aproximadamente la La misma masa que un prot贸n, y los cient铆ficos cre铆an que tal part铆cula exist铆a por varias razones. por ejemplo, se sab铆a que el n煤cleo de helio tiene un n煤mero at贸mico de 2 pero un n煤mero de masa de 4, lo que significa que conten铆a alg煤n tipo de masa de misterio neutra. Sin embargo, nadie hab铆a observado un neutr贸n ni probado que existiera.

Chadwick estaba particularmente interesado en un experimento realizado por fr茅d茅ric e ir猫ne joliot-curie, que hab铆a bombardeado una muestra de berilio con radiaci贸n alfa. notaron que el bombardeo produjo una radiaci贸n desconocida, y cuando permitieron que golpeara una muestra de cera de parafina, observaron que se arrojaban protones de alta energ铆a del material.

insatisfecho con la explicaci贸n de que la radiaci贸n estaba hecha de fotones de alta energ铆a, Chadwick duplic贸 el experimento y lleg贸 a la conclusi贸n de que la radiaci贸n ten铆a que estar compuesta de part铆culas pesadas sin carga. Al bombardear otros materiales, incluyendo helio, nitr贸geno y litio, Chadwick pudo determinar que la masa de cada part铆cula era un poco m谩s que la de un prot贸n.

Chadwick public贸 su art铆culo "La existencia de un neutr贸n" en mayo de 1932. Para 1934, otros investigadores hab铆an determinado que el neutr贸n era en realidad una part铆cula elemental y no una combinaci贸n de protones y electrones.

La importancia de la teor铆a at贸mica chadwick.

la concepci贸n moderna del 谩tomo conserva la mayor铆a de las caracter铆sticas del modelo planetario establecido por rutherford, pero con importantes modificaciones introducidas por chadwick y el f铆sico dan茅s neils bohr.

Fue bohr quien incorpor贸 el concepto de 贸rbitas discretas a las que se limitaban los electrones. Bas贸 esto en principios cu谩nticos que eran nuevos en ese momento pero que se han establecido como realidades cient铆ficas. Seg煤n el modelo de Bohr, los electrones ocupan 贸rbitas discretas, y cuando se mueven a otra 贸rbita, emiten o absorben no en cantidades continuas, sino en haces de energ铆a, llamados quanta.

Al incorporar el trabajo de bohr y chadwick, la imagen moderna del 谩tomo se ve as铆: la mayor parte del 谩tomo es un espacio vac铆o. Los electrones cargados negativamente orbitan un n煤cleo peque帽o pero pesado compuesto de protones y neutrones. debido a que la teor铆a cu谩ntica, que se basa en el principio de incertidumbre, considera que los electrones son tanto ondas como part铆culas, no se pueden ubicar definitivamente. solo se puede hablar de la probabilidad de que un electr贸n est茅 en una posici贸n particular, por lo que los electrones forman una nube de probabilidad alrededor del n煤cleo.

El n煤mero de neutrones en el n煤cleo suele ser el mismo que el n煤mero de protones, pero puede ser diferente. Los 谩tomos de un elemento que tienen un n煤mero diferente de neutrones se llaman is贸topos de ese elemento. la mayor铆a de los elementos tienen uno o m谩s is贸topos, y algunos tienen varios. el esta帽o, por ejemplo, tiene 10 is贸topos estables y al menos el doble de inestables, lo que le otorga una masa at贸mica promedio significativamente diferente al doble de su n煤mero at贸mico. Si el descubrimiento de neutrones de James Chadwick nunca hubiera ocurrido, ser铆a imposible explicar la existencia de is贸topos.

La contribuci贸n de James Chadwick a la bomba at贸mica.

El descubrimiento de Chadwick del neutr贸n condujo directamente al desarrollo de la bomba at贸mica. Debido a que los neutrones no tienen carga, pueden penetrar m谩s profundamente en los n煤cleos de los 谩tomos que los protones. El bombardeo de neutrones de los n煤cleos at贸micos se convirti贸 en un m茅todo importante para obtener informaci贸n sobre las caracter铆sticas de los n煤cleos.

sin embargo, a los cient铆ficos no les llev贸 mucho tiempo descubrir que bombardear el super-pesado uranio-235 con neutrones era una manera de separar los n煤cleos y liberar una enorme cantidad de energ铆a. La fisi贸n del uranio produce m谩s neutrones de alta energ铆a que rompen otros 谩tomos de uranio, y el resultado es una reacci贸n en cadena incontrolable. Una vez que se supo esto, solo fue cuesti贸n de desarrollar una manera de iniciar la reacci贸n de fisi贸n a pedido en una envoltura entregable. El hombre gordo y el ni帽o peque帽o, las bombas que destruyeron hiroshima y nagasaki, fueron el resultado del esfuerzo de guerra secreto conocido como el proyecto de Manhattan que se realiz贸 para hacer precisamente eso.

neutrones, radiactividad y m谩s all谩

La teor铆a at贸mica chadwick tambi茅n hace posible comprender la radioactividad. Algunos minerales naturales, al igual que los artificiales, emiten radiaci贸n espont谩neamente, y la raz贸n tiene que ver con el n煤mero relativo de protones y neutrones en el n煤cleo. un n煤cleo es m谩s estable cuando tiene un n煤mero igual, y se vuelve inestable cuando tiene m谩s de uno que otro. En un esfuerzo por recuperar la estabilidad, un n煤cleo inestable arroja energ铆a en forma de radiaci贸n alfa, beta o gamma. La radiaci贸n alfa est谩 compuesta de part铆culas pesadas, cada una de las cuales consta de dos protones y dos neutrones. La radiaci贸n beta consiste en electrones y radiaci贸n gamma de fotones.

Como parte del estudio de los n煤cleos y la radiactividad, los cient铆ficos han diseccionado m谩s los protones y los neutrones para descubrir que ellos mismos est谩n compuestos de part铆culas m谩s peque帽as llamadas quarks. la fuerza que mantiene a los protones y neutrones unidos en el n煤cleo se denomina fuerza fuerte, y la que mantiene unidos a los quarks se conoce como fuerza de color. La fuerza fuerte es un subproducto de la fuerza del color, que a su vez depende del intercambio de gluones, que son otro tipo de part铆cula elemental.

La comprensi贸n hecha posible por el modelo at贸mico de James Chadwick ha llevado al mundo a la era nuclear, pero la puerta a un mundo mucho m谩s misterioso e intrincado est谩 completamente abierta. por ejemplo, los cient铆ficos pueden alg煤n d铆a probar que todo el universo, incluidos los n煤cleos at贸micos y los quarks a partir de los cuales est谩n hechos, est谩 compuesto por cadenas infinitesimales de energ铆a vibratoria. Lo que sea que descubran, lo har谩n de pie sobre los hombros de pioneros como Chadwick.



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