En nuestra introducción a los átomos vimos que los experimentos indicaban que el átomo consiste en un núcleo diminuto, cargado positivamente, rodeado de electrones cargados negativamente. Los experimentos sobre la dispersión de partículas pusieron de manifiesto que el núcleo tiene dimensiones del orden de 10^-14 m. Dado que el diámetro de un átomo es del orden de 10^-10 m, el núcleo ocupa solo una fracción muy pequeña del volumen de un átomo. Sin embargo, el núcleo contiene casi toda la masa del átomo, como también demostraron los experimentos de dispersión.

La existencia del núcleo atómico [1] y sus propiedades plantearon muchas preguntas similares a las surgieron al estudiar el átomo. ¿Está el propio núcleo formado por unidades aún más pequeñas? Si es así, ¿cuáles son estas unidades y cómo se organizan en el núcleo? ¿Qué métodos se pueden usar para obtener respuestas a estas preguntas? ¿Qué pruebas experimentales se pueden usar como guía?

El estudio de las propiedades y la estructura de los átomos necesitaba de nuevos métodos físicos. Los métodos que podían usarse para estudiar las propiedades de los cuerpos de tamaño ordinario, es decir, aquellos con dimensiones del orden de centímetros o metros, no podían proporcionar información sobre la estructura de los átomos. Es razonable esperar, por tanto, que aún sea más difícil obtener información sobre lo que sucede dentro del núcleo, que es una parte tan pequeña del átomo. Necesitaremos nuevos tipos de datos experimentales. Pero, previamente tendremos que saber qué datos buscar y cómo obtenerlos, por lo tanto, deben crearse nuevos modelos teóricos para ayudar a correlacionar y explicar los datos. En este sentido, el estudio del núcleo es otro paso más en el largo camino de lo muy grande a lo muy pequeño que corre paralelo al desarrollo histórico de las ciencias físicas.

Una de las primeras y más importantes pistas para comprender el núcleo ocurrió con el descubrimiento del fenómeno más tarde conocido como radiactividad a principios de 1896 por el físico francés Henri Becquerel. Fue otro de esos «accidentes» que ilustran cómo la mente entrenada y preparada puede responder a una observación inesperada. Solo 2 meses antes, en noviembre de 1895, Rontgen había descubierto rayos X. Al hacerlo, sin darse cuenta, había preparado el escenario para el descubrimiento de la radiactividad.

En este punto de partida comienza nuestro viaje al interior del núcleo, que concluirá con una comprensión de lo que son los isótopos, tan importantes en la ciencia, la tecnología y la medicina actuales, y las aplicaciones tecnológicas de nuestro conocimiento del núcleo atómico.

Se suele decir que el siglo XX fue el siglo del átomo, y es incorrecto. Todo el siglo XIX, que comienza con la propuesta atómica de Dalton, fue una búsqueda de la confirmación de la existencia de los átomos, una hipótesis que demostró su fortaleza en la química a partir de mediados del siglo. No, el siglo XX no fue el siglo del átomo, fue el siglo del núcleo.

Notas:

[1] El núcleo recibe este nombre por analogía con el núcleo de una célula viva.

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance