La evolución en nuestra concepción de los átomos es una de las historias más interesantes que podemos llegar a conocer para entender mejor la situación actual de la física nuclear y de partículas. Echar un vistazo al pasado es una de las claves fundamentales para comprender qué sucede actualmente y por qué la física moderna tiene las incógnitas que tiene. Por tanto, hoy hablaremos del modelo atómico de Rutherford.
De hecho, nos hemos saltado un par de modelos anteriores que podremos tratar más adelante, no obstante, por ahora, nos limitaremos a hacer un pequeño repaso. Por eso del siglo XIX, los físicos habían empezado a abrir en canal el átomo para discernir los distintos componentes y la estructura del mismo.
Al principio se creía que los átomos eran las partículas fundamentales e indivisibles que componían la materia. Mas esta concepción cambió radicalmente. Los físicos se dieron cuenta de que los átomos consistían, en realidad, en construcciones mayores compuestas por partes más minúsculas. Tocaba por tanto, descubrir y discernir los tipos de ladrillos.
El primer ladrillo fue descubierto por J.J.Thomson, y este era el electrón. Tras su hallazgo, propuso el mítico pastel de pasas del que tanto nos hablan en la escuela. Su modelo atómico consistía en una gran masa de carga positiva donde se encontraban tropezones de electrones cargados negativamente. Este pastel se mantenía unido debido a la atracción que había entre las cargas positivas y negativas.
Sin duda, era un modelo sencillo y hay que reconocer el valor de este en su momento. Sin embargo, poco sabía Thomson de la verdadera estructura del átomo.
Fue Rutherford quién acertó un poco más en sus ideas tras la realización de uno de los experimentos más famosos en física: el experimento de la lámina de oro.
La prueba fue llevada a cabo por Ernest Rutherford, Hans Geiger y Ernest Marsden y consistía en lo siguiente: dispararon partículas alfa pesadas (una radiación propia de materiales como el uranio o el radio) contra una lámina de oro muy delgada. La idea era comprobar el modelo de Thomson, sin embargo, el resultado que obtuvieron fue totalmente sorprendente.
Si el modelo de Thomson hubiera sido correcto, la mayoría de las partículas alfa habría pasado desviándose tan solo unos pocos grados. El resultado fue que muchas de las partículas salieron desviadas invirtiendo su dirección con ángulos de entre 90 y 180 grados, mientras que la mayoría de las partículas restantes pasaron de largo, siendo solo unas pocas las que rebotaron directamente.
Estos resultados anunciaban algo crucial. El pastel de pasas era incorrecto y el átomo debía de tener un núcleo compacto.
Esto es lo que llevó a Rutherford a desarrollar su propio modelo atómico particular. Uno que trataría de dar explicación a los resultados obtenidos y que, sin duda, debía solventar los errores de su predecesor.
Según este nuevo modelo, los átomos debían tener un núcleo denso, el cual pensó debía estar compuesto de protones (carga positiva) y de algunos electrones para equilibrar en cierta medida la carga. El resto de los electrones se encontrarían describiendo órbitas alrededor del núcleo.
Pero, ¿adivina qué? Sí, Rutherford se equivocaba, entre otras cosas en la idea de los electrones nucleares. Y es que fue James Chadwick quién encontró una nueva partícula neutra: los neutrones. Y estos sí que constituían, junto a los protones, el núcleo atómico.
De esta manera, y resumiendo la idea principal, los átomos disponían ahora de un núcleo bien definido, minúsculo, denso y compacto. Prácticamente toda la masa del átomo está acumulada en el núcleo, el cual tiene un tamaño de solo unos pocos femtómetros (una mil billonésima de metro, algo muy muy pequeño) de diámetro.
Ahora bien, ¿Qué mantenía unido a los nucleones? Es aquí donde aterrizó la idea de la fuerza nuclear fuerte, pero eso es tema de otro día. Hasta la próxima y atrévete a comprender el Universo.