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La MATERIA - nudo del infinito?

El modelo atómico y nuclear 

-- Hipótesis --

Histórico: El átomo, en su pequeñez, debe incluir respuestas a muchas preguntas. Después de todo, qué es la gravedad? Cuál es la naturaleza, la causa de la gravitación? Analizando los movimientos de la luna alrededor de la Tierra, Newton escribió: "Hasta ahora, hemos llamado fuerza centrípeta las fuerzas con las cuales el cuerpo celeste se mantiene en su orbita. Pero, llegamos a la conclusión que ella es la misma con la gravedad (el cargo) y por eso, a partir de ahora vamos a nombrarla GRAVEDAD ".

En la fig.1 se representa la Tierra y su satélite natural, la Luna. Las explicaciones del funcionamiento de este sistema nos aportan nuevas preguntas: Cuál es la naturaleza, la causa de la fuerza centrífuga? Y la de los cuerpos celestes? Estas fuerzas tienen algo en común? Se trata del mismo fenómeno? Hablamos aquí de movimiento inercial. Cómo se puede explicar el fenómeno "movimiento inercial"? Probablemente estas preguntas preocupaban Newton también cuando dijo: "Hasta ahora he presentado los fenómenos de los cielos y de nuestro mar, pero aun no he encontrado la causa de la gravitación. Esta fuerza nace de un cierto espíritu, que entra hasta al centro del sol y de las planetas… Pero hasta ahora no he podido establecer la causa de estas propiedades y no estoy imaginando hipótesis".

Y siguen las preguntas… Qué es lo que sabemos acerca de la naturaleza del campo eléctrico? Fig.2. Este fenómeno podría ser generalizado al nivel de cualquiera partícula material? Por qué? Las líneas de campo son continuas o discontinuas? Las mismas preguntas se hacen tambien para el fenómeno magnético (fig. 3).  Pertenecen las líneas de campo de un imán al cuerpo magnético, que es una especie de "bigote" prolongada en el espacio?  Es difícil imaginar un cuadro donde cada grano material disponga de tales prolongaciones al infinito. Si vamos a considerar una forma material en el universo, que podría ser influenciada en su estructura por causas propias a la particula material, los campos eléctricos y magnéticos podrían obtener un sentido lógico. Sabemos que en la química, los átomos reaccionan específicamente, en función de su valencia y podemos prever el resultado. Mucho más, podemos prever también la forma espacial de la molécula resultada (fig.4). Esto significa que la valencia, los puntos de conexión, tienen una topografía específica para cada elemento. Así, la colocación de estos puntos en la superficie de los átomos no es fortuita. Cómo se explica la estabilidad y la topografía específica de los puntos de conexión en la superficie de los átomos de cada elemento?

Eter

El filósofo griego Aristotel (335 a. Ch.) hablando del orden de la natura, reanuda el sistema de los cuatro elementos superpuestos - fuego, aire, agua y tierra, para la esfera sublunar, a la que se añade un quinto, la "quintaesencia", el éter , para

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

las regiones superiores. Bajo esta influencia, probablemente, el concepto de éter ha servido también como intermediario de las interacciones gravitacionales. En 1801, ciento años después de la disputa de Newton y Huygens sobre la naturaleza corpuscular, respectivamente undulatoria de la luz, el fisico ingles Thomas Young y el fisico francés Agustín Fresnel estan obligados por sus estudios a volver a la teoría undulatoria de la luz, elaborada por Huygens por analogía con la teoría de las ondas sonoras. Como las ondas sonoras tienen como medio modulado el aire, de naturaleza material, Huygens supone que las ondas luminosas se propagan también en el vacío, modula el éter cósmico, también de naturaleza material, existente dondequiera y entrando en todos los cuerpos. Fresnel aumenta mucho las investigaciones sobre las propiedades del éter y en este sentido él imaginó y realizó experimentos que también atraeron otros fisicos en el estudio de este fluido. Faraday introdujo por primera vez en la física la idea que el campo eléctrico y el campo magnético son entidades materiales y la energía de estos campos consiste en la propiedad de deformarse del éter electromagnético. Referiendose al campo magnético, al campo eléctrico y al éter portador de la luz con sus propiedades contradichas - la rigidez infinita y la elasticidad infinita - Maxwell muestra que, de hecho, un éter único, pero aún cubierto en el misterio, era suficiente en todos los tres casos. Maxwell aportó su contribución en esta dirección, estableciendo sus famosas ecuaciones electromagnéticas, que le han revelado al principio teóricamente la existencia de las ondas electromagnéticas que el fisico alemán H. Hertz ha evidenciado de manera experimental. Tambien por cálculo, se ha llegado a la conclusión de que la velocidad de propagación en el vacío de las ondas electrmagneticas es igual a la velocidad de la luz y las determinaciones ulteriores han mostrado la naturalez electromagnetica de la luz. Se realiza así la síntesis referida por Maxwell, de un éter único, sede de los fenómenos eléctricos magnéticos y luminosos. El éter se queda sin embargo en la escena, pero sigue siendo esta vez a la sombra del electromagnetismo como un fenómeno catálizador.

Las tentativas de elaborar un modelo único para el éter, con el fin de la revelacion  intuitiva del fenómeno electromagnético, se quedaron sin resultado, a pesar de todos los esfuerzos de Maxwell y de otros fisicos. En el año 1880 habia en Europa una disputa entre dos grupos de fisicos, en cuanto al éter siendo conllevado o no por la Tierra en su movimiento orbital, con la idea de establecer un punto fijo en el universo. Para clarificar este fenómeno, se habia imaginado un  experimento, por mediciones exactas de las velocidades de propagación del rayo de luz emitido y reflectado en dos direcciones, una en la dirección del movimiento orbital de la Tierra, y la otra perpendicular a esta dirección. Las longitudes de las dos ramas siendo idénticas, las condiciones de propagación a través del éter en las dos direcciones iban a demonstrar o no una diferencia de tiempo al regreso de los dos rayos. Aunque no se entreveia la posibilidad de realizar este experimento con la precisión necesaria, el fue efectuado todavía en el año 1881 por el joven oficial de la marina americana, el fisico A. Michelson. Michelson, encontrandose en un permiso en Europa, teniendo la pasion y una destreza especial para la medición de la velocidad de la luz, hace los esbozos de un interferómetro adecuado para la medición de las eventuales franjas de interferencia y después de la realización y la instalación del dispositivo, se lleva a cabo el experimento con un resultado negativo. Entre los rayos que cruzaron las dos ramas del interferómetro no fueron diferencias significativas. La esperanza de evidenciar un medio donde se pueda medir la velocidad absoluta de la Tierra fue destruida. El fisico Anton Hendrik Lorentz, a pesar del resultado negativo del experimento, sigue convencido de que el éter es perfectamente inmóvil y sobre esta base elabora, durante cinco años, su famosa teoría electrónica, donde se encuentran de nuevo las ecuaciones fundamentales de Maxwell como un caso particular. Las demostraciones matemáticas de Lorente muestran que el experimento de Michelson,  cualquiera sea la precision de su ejecución, no podia registrar una diferencia de velocidad entre las dos haces, aunque si ella existiera.

 

Con respecto al éter, Lorenz enuncia "El eter es siempre y en todo lugar inmóvil. El no es un fluido con cualidades materiales (densidad, elasticidad); es el espacio vacío cuyas propiedades puramente electromagnéticas estan descritas por las ecuaciones de Maxwell, admitidas como axiomas". Así, la hipótesis del éter es prácticamente fuera de las preocupaciones de los fisicos. Volviendo a los "elementos" de Aristotel (fig.5), vamos a nombrarles medios y tener en cuenta dos aspectos de estos medios. En primer lugar el aspecto de la estabilidad o de la inestabilidad de estos medios. Tierra, la tierra firme, tiene como inestabilidad los movimientos seísmicos que se propagan en forma de ondas elásticas, el medio modulado siendo la corteza terrestre. El segundo medio, el agua, tiene como inestabilidad el movimiento de la masa líquida, con el aspecto característico de superficie, las olas, que tienen también carácter undulatorio. El siguiente medio, el medio atmosférico, tiene también una perturbación caracteristica, en la forma de ondas acústicas, el medio modulado siendo el aire. En fin, dejamos el fuego y observamos que el éter, el medio cósmico, es infinito y lo conocemos poco o de ninguna manera. Sin embargo, hay que adjudicarle a el como inestabilidad, el espectro electromagnético (fig.6.) El otro aspecto de estos medios es el conocimiento y el uso de sus propiedades, en el aria de los transportes. Como características generales podemos observar que cada uno de estos medios ha sido conquistado al inicio con medios rudimentarios, y pues, después de muchas alternativas, se llega a los aparatos de performance.

Si en la tierra y sobre el agua, entre el inicio y el rendimiento de allí pasaron miles de años, al medio atmosférico que se necesitaba un poco menos de un siglo.

La superficie de la tierra, el suelo, es el medio ambiente para que se inventó la rueda fig.7. Después de miles de años, el volante se convirtió en automóvil, con medios de propulsión y el manejo adecuado para este entorno "el camino". Si el automóvil podría ser enviada a los tiempos del inventor de la rueda, debería haber aparecido como sobrenatural.

El medio acuático probablemente como principal medio de transporte la canoa, un tronco de árbol hueco donde uno o más palista conjunto fig.8. El barco, el rendimiento de la máquina, tiene como medio de propulsión y de la manipulación, de principio diferente de la del automóvil, siendo el agua el entorno científico que imponen estos medios. Qué impresión de que han hecho un buque enviado a más de milenios, en las miradas de los remeros en la canoa?

El primer medio de transporte en la atmósfera muestran la tendencia de asumir algunos de los elementos de propulsión, de los medios de los otros ambientes, donde fueron eficaces.

En realidad, también algunos tipos de barcos que se utilizan como medio de propulsión de la rueda de paletas, tomado de la tierra ambientes, de manera que después el balón se haga cargo de la cesta de la forma de los buques y los remos como medio de propulsión fig.9.

Si el globo fue la "canoa" del medio atmosférico, el avión de reacción es el rendimiento de la máquina. Fuera de esta familia de aparatos se destacó el cohete, que salió del medio atmosférico y entró en el éter, en el espacio cósmico. Pero, Base en la forma en que el resto de entornos, se han conquistado, es fácil observar que, de hecho, el cohete es la "canoa" del espacio cósmico fig.10. Entonces, cómo podría mirar el rendimiento de esta máquina?                                 De esta presentación se destacó la idea de que sólo después de que el sólido conocimiento del entorno cósmico, sólo después del descubrimiento de un principio fenomenológico y tecnológica, que permitan el "forro" en este entorno, que podríamos construir el rendimiento de las embarcaciones.

EL ÁTOMO

El concepto de átomo - partícula indivisible - viene de la antigüedad, creado por Democrit de Abdera (420 aC). Probablemente como respuesta a la filosofía idealista. Los átomos están en la imagen de Democrit los componentes del universo fig. 11. , que se trasladó en el vacío vacío, otro concepto para el pueblo cuyo control deberá llegar más tarde a una serie de descubrimientos sobre las leyes de los gases, con la máquina de vapor, etc Los átomos de Democrit había diferentes formas geométricas, la combinación de la de sus Existe como resultado diferentes formas de las cosas, mientras que su movimiento justifica la idea de la transformación. La hipótesis corpuscular, la atómica, es reactualized por Gasendi (1592 - 1655), sacerdote, astrónomo, matemático y filósofo, que considera que la masa de partículas como los átomos, en el estado de inercia, con posibilidades de movimiento en el vacío, cuya existencia ha sido Demostrado por Torricelli.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

El modelo statico del átomo

Para el final del siglo XIX, la avalancha de descubrimientos en libertad por los logros teóricos y prácticos en el campo de la electricidad, lleva a la necesidad de imaginar un modelo de la atoms'structure.

Desde el estudio de catodic radios, uno podría llegar a la conclusión de que son cargas eléctricas negativas y de la unidad fue nombrado encargado de electrones, por Johnston Stoney en 1894. Luego, este nombre va a la partícula en sí. JJ Thomson (1856 - 1940) concluyendo que los electrones son extraídos de las más diversas sustancias, que son idénticos y partículas indivisibles, consideran que proceden de los átomos, siendo por lo tanto, sus mandantes.

1903 Thomson elabora el modelo statico del átomo fig. 12, considerando el átomo, una masa esférica, Las cargas negativas debe ser igual a las cargas positivas, de manera que el átomo es neutro desde el punto de vista eléctrico.

El modelo del átomo no puede ser aprobada por el hecho de que no explican algunos fenómenos, como la coexistencia de las cargas positivas y negativas, la emisión y absorción de radiaciones etc se han propuesto algunos modelos dinámicos, pero Mantiene el mismo valor por defecto como el modelo estático. Se discute, en primer lugar, el problema de el lugar ocupado por cargas eléctricas, en caso de que se distribuyan en todos los volumen del átomo, o se localizan en un área restringida.

El modelo planetario del átomo

Con el fin de dar una respuesta a estas preguntas, se hizo un llamado a la experiencia. Ernest Rutherford diseña un paralelo haz de radiaciones alfa - átomos de helio con dos cargas positivas y de la masa de 7000 veces la masa del electrón - más de una película de oro con el espesor de aproximadamente tres capas atómicas y estudios de la forma de esta viga, más allá de la Película, haciendo uso de las oscialltions producido en una pantalla fluorescente, fenómeno llamado más tarde "Rutherford dispersión" fig.13. Acelerado Como fuente de partículas alfa que utilizó el horno con un poco de sustancia radiactiva. La información proporcionada por este experimento permitió a Rutherford elaborar un atómica Fig.14 modelo planetario, se establece también la principal tamaños. En virtud de este modelo aparece por primera vez el concepto de los núcleos atómicos, una zona de acceso restringido en el centro del átomo, en el que se encuentra casi toda la masa del átomo y Las cargas positivas. Similares a los del sistema planetario del sol, las cargas eléctricas negativas, los electrones giran alrededor de los núcleos, en virtud de la acción de las fuerzas de atracción electrostática, que se muestra con seguridad por el experimento, equilibrada por las fuerzas centrífugas de los electrones . El funcionamiento de este modelo explica la magnetical, ópticos y de las propiedades químicas del átomo, como fenómeno establecido por las propiedades de la electrónica de shell.

Su publicación en 1911, lo que se hace rápidamente conocida por los médicos y allí apareció el primer críticos. El plan teórico, el electrón con su carga negativa, en su movimiento orbital, de acuerdo con la electrodinámica leyes, en caso de que permanentemente irradiar energía electromagnética y por fin, su consumo de energía, a caer en el núcleo.

Esta observación sigue siendo en la historia de la física, con el nombre de "los átomos" catástrofe "la fig.15.

La forma en que puede ser observado en fig.16, el modelo no es una copia exacta del sistema solar, el modelo atómico planetario permitiendo a cualquier plan de la electrónica orbitales, mientras que los planetas giran en el plan ecuatorial del sol, con menos Excepciones.

Los debates y los experimentos han demostrado dos posibles direcciones: o se equivoca o el modelo de las leyes del electromagnetismo suelta a la validez de este nivel.

El médico danés Niels Bohr (1913) resuelve este dilema, haciendo uso de la teoría cuántica de Planck…

Max Planck, el estudio de la distribución espectral y las leyes de la radiación de los órganos con calefacción, (1900) observó que la clásica imagen de algunos osciladores que continuamente irradiar energía no se ajusta a la realidad y el fenómeno presentó la idea de la cuantificación de estos osciladores.

Así, los osciladores que irradian y absorben radiaciones, sólo podría tener energías especiales, que son multipes de la energía cuántica  E=hn.

Bohr, cooperador del atletismo Rutherford, utilizando los más recientes resultados de la investigación en este ámbito y mediante la aplicación de las teorías introducidas por la mecánica cuántica, donde el fenómeno de emisión y absorción de la radiación se explican, formuló los siguientes postulados:

1.             Mover los electrones en los átomos sobre establecidos, estable orbitales, cuyo nivel no puede energética varían continuamente, pero sólo discontinua, cuantificados, que se entero de múltiples h/2p. El movimiento de los electrones en las órbitas se realiza sin ningún tipo de radiación und sin la absorción de energía.

2.             La invasión de un electrón desde una órbita estable a otra se hace con radiación o absorción de energía, la energía radiada de la cuantía que se absorbe o igual a la diferencia de las energías de los dos niveles que tuvieron lugar entre los electrones de penetrar.

Según sus postulados, Bohr análisis de la condición de estabilidad para el átomo de hidrógeno, después de haber formado el núcleo de un protón con carga positiva y un electrón que gravita sobre un círculo orbital bajo la coulomb atracción entre el núcleo positivo y lo negativo de electrones, equilibrado por la La fuerza centrífuga de los electrones.

Los resultados obtenidos podrían no ser aplicado a otros átomos, que impone la necesidad de los modelos de mejora.

El modelo atómico BOHR-SOMMERFELD

A. Sommerfeld (1915), basado en la mecánica cuántica, trae noticias como el modelo atómico planetario, el movimiento de los electrones en elyptical orbitales, los núcleos de ocupación uno de los temas centrales de la elypse. Este movimiento impone a la electrónica de la permanente variación de la velocidad y la masa, sin que el total de la energía está cambiando, fenómeno llamado "degeneración". Con este nuevo plazo, se añaden también otros como "penetrante orbitales", la "estructura fina de los espectros del hidrógeno", etc

"La electrónica orbitales" del modelo atómico de Bohr-Sommerfeld no forma una descripción exacta de la realidad, sino que da la posibilidad de la interpretación de algunos fenómenos y comportamientos de los investigados por átomo spectroscopical métodos.

Estudios e interpretación

El spectroscopical análisis, en su exacta de los resultados, muestra la necesidad de mejora para el modelo atómico. El estudio experimental de la radiación de la luz, se hace hincapié en el carácter dual de onda-partícula del fotón. Louis de Broglie (1925) la hipótesis de cuestiones, más tarde reconoció, que las partículas elementales demostrar la dualidad onda-partícula. Esta dualidad pone a la física teórica frente a dificultades especiales, ya que mediante la aplicación de la representación que existe en la física clásica, en el caso de los procesos atómicos, hemos llegado a la consecuencia de que pierde su validez. L. de Broglie ir más lejos, el material de partículas concibe como un paquete de ondas "de Broglie" que no se propagan en el espacio.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Las obras de Schrödinger (1926) establecer los fundamentos de una teoría unificada y de la radiación de fondo, que deberá dar lugar luego a la teoría que se llama "la undulatory la mecánica cuántica". En este período de tiempo, se han realizado gran cantidad de experimentos para la medición directa de algunos tamaños de característica física de los electrones. Al ser dado el pequeño tamaño de los electrones, la imposibilidad de identificar a los electrones entre los estudiados otros que son idénticos, así como la ausencia de algunos instrumentos compatibles, las pruebas se mantuvo sin los resultados esperados.

Las relaciones de incertidumbre de Heisenberg (1927) muestra el hecho de que es imposible establecer con exactitud la posición y el momento cinético de un electrón al mismo tiempo. Todo esto, debido a las perturbaciones introducidas por los instrumentos utilizados, en comparación con la sensibilidad y la pequeñez de la partícula. Además, en la interpretación de la mecánica cuántica esta cosa es imposible, porque las coordenadas y sus velocidades adecuadas no existen simultáneamente. Undulatory aplicación de la mecánica cuántica atómica a la modelo, aparecen nuevos términos "electrónico orbital", la "nube electrónica", etc, incluso en caso de existencia de un solo electrón, la comprensión por la mayoría de esta zona por violar el electrón. La incertidumbre de Heisenberg ecuaciones anular prácticamente las clásicas representaciones intuitivas de electrónica con radios orbitales y de los períodos de revolución, la de ir a una verdadera interpretación de los métodos matemáticos.

El modelo vectorial del átomo

El modelo vectorial del átomo transpone los datos proporcionado por la espectroscopía en forma de vectores, lo que permite una interpretación en este contexto complejo de los átomos también, debajo de la búsqueda de los principales datos, ya se sabe. Este modelo no ofrece una representación de la realidad, por ser un instrumento necesario para la ulterior investigación de los fenómenos atómicos.

El núcleo atómico

La investigación realizada por el átomo de Rutherford le permite hacer estimaciones del núcleo, llegando a la conclusión de que ocupa un espacio muy limitado, en el centro del átomo, que contiene casi toda la masa del átomo y tiene carga positiva.

Haciendo referencia al elemento más ligero, el hidrógeno, que ocupa el primer lugar en la tabla de los elementos, Rutherford propone que sus núcleos que tienen la misma carga positiva con los electrones, que se consideró como unidad de carga eléctrica y que los nombres que "protones" . Así, la carga positiva de un protón, anula la carga negativa de un electrón, convirtiéndose en neutral desde el punto de vista eléctrico.

No ha habido infered que el protón tiene la masa 1836 veces mayor que el de electrones. Por lo tanto, se podría entender, que los núcleos de las otras consecutivo, elementos más pesados tendrá un adecuado mayor número de protones con cargas positivas. Pero parece inmediatamente la observación de que el átomo de helio debe tener cuatro cargas positivas fig. 17a, después de la misa número 4. Se sabe, el helio que tiene dos cargas positivas y dos electrones. La misma situación también fue concertado en otros elementos. Se ha supuesto que, debajo de protones, el núcleo contiene también los electrones, para anular una parte de la carga positiva. Esta estructura electrónica protono-fig. 18b ter se ha considerado como válido en 1930, ya que explica algunas fenómeno.

Los parámetros de la electrónica y en la primera de su tamaño, comparable a la del núcleo, debilita la validez de esta estructura.

Por lo tanto, se impone para encontrar un modelo de estructura, que debe contener al lado de la otra de partículas de protones que posea las mismas características con el protón, pero sin carga eléctrica.

Esta partícula se ha puesto de relieve en el año 1932 y fue nombrado "neutrones".

La estructura del núcleo que contiene los protones y los neutrones fig. 17c es la forma que se consideren como de la real y una mayor investigación de la ciencia permite a la gente llevar las realizaciones prácticas y teóricas de gran importancia en la física moderna. Los protones y los neutrones están componente de las partículas del núcleo y de ser muy similares, tiene la denominación general de "núcleo".

En la estructura del núcleo allí se considerará también otras partículas, para la concesión a la misma lógica y la estabilidad que le caracteriza.

Entre las preguntas que se les pidió, también fue uno de los allí cómo pueden coexistir las cargas positivas en el núcleo, a sabiendas de que las cargas eléctricas del mismo signo repell. Por otra parte, la conclusión de que los nucleones repell ni siquiera ellos mismos, pero obligado a seguir con las fuerzas muy poderosas, las fuerzas nucleares. Estas fuerzas tiene un carácter especial, un campo especial, llamado "mesonic". La forma en que la interacción entre cargas eléctricas vista por el prisma de la mecánica cuántica es intermediario en el campo electromagnético por un cambio de fotones, de la misma manera la interacción entre nucleones se realiza a través de la mesonic campo y el cambio de partículas llamado "mesons".

En cuanto a la masa atómica, se ha demostrado, que el núcleo contiene casi toda la masa del átomo. Existía la propuesta de que la unidad de masa debe considerarse el núcleo del átomo de hidrógeno, que es el de protones. Se ha observado que la suma de las masas de los nucleones en un núcleo compuesto es más grande que la masa del núcleo adecuado. Esta diferencia es el nombre por defecto de masa y se encuentra en la conexión de energía entre los nucleones. Con el fin de apreciar mejor la masa del átomo, se ha adoptado en una convención internacional en 1962 a la unidad de masa atómica "u", expresada por el twelvest parte de la masa de carbono 12. Este podría ser un fácil vistazo sobre el átomo y su núcleo. Las cosas se han complicado con la investigación del fenómeno de la radioactividad, fenómeno que hace referencia a la dinámica de los cambios en el tiempo de las estructuras de los núcleos de algunos elementos.

La investigación en este campo es realizado principalmente por el bombardeo del elemento estudiado, con la ayuda de algunos fuerte aceleración de partículas, que podría entrar en la meta núcleos fig.18., La realización de las interacciones a este nivel. El resultado de las interacciones, la expulzed fragmentos se analizan con aparatos de detección que, en su mayor parte el análisis de los efectos de los fragmentos. La interpretación de estos datos llevan a la inventario de la cantidad de partículas elementales procedimiento del núcleo, lo que complica mucho su estructura.