¿Están dispuestos los protones y neutrones en el núcleo de alguna manera en particular?

Me preguntaba esto: supongamos que tienes dos átomos de oxígeno. Ambos tendrán 8 protones y 8 neutrones en el núcleo (al menos si son el isótopo más común). Ahora bien, ¿todas esas partículas estarán dispuestas de la misma manera en ambos átomos? Si lo son, ¿por qué sería eso, y si no, afecta eso las propiedades del elemento de alguna manera?

Pero luego también pensé que tal vez el principio de incertidumbre ni siquiera nos permite hacer esta pregunta. Tal vez no puedas decir las posiciones de las partículas con tanta precisión, así que todo lo que puedes decir es que tienes 8 protones y 8 neutrones todos juntos en un espacio pequeño.

Entonces, ¿cuál es? ¿Podemos siquiera decir dónde están todas las partículas y, si podemos, importa exactamente cómo están dispuestas?

Hay algunas fuerzas que impulsan a favorecer ciertas configuraciones. Ver en.wikipedia.org/wiki/Semi-empirical_mass_formula
@ user404153 Nuevamente, la fórmula de masa semiempírica no es la mejor respuesta aquí, ya que funciona explícitamente para evitar comprender la estructura. Los modelos Shell abordan la pregunta.
El principio de incertidumbre nunca 'no nos deja hacer' ninguna pregunta, como puede ver aquí . Incluso si lo hiciera, la disposición de protones/neutrones ni siquiera está cerca de esa escala. El diámetro de carga RMS de un protón es 1.1 10 20 veces la longitud del tablón: 100 quintillones o 100 billones de billones de veces la unidad más allá de la cual no podemos medir.

Respuestas (3)

Javier, prueba a ver ¿Qué es una imagen intuitiva del movimiento de los nucleones? para comenzar.

La respuesta corta es que es tan razonable decir que son idénticos como decir que la configuración de los electrones en múltiples átomos de un solo elemento es idéntica. Es decir, hay un conjunto de distribuciones de posición (o cantidad de movimiento 1 ) a las que se ajustan.


1 Las distribuciones de posición y momento resultan estar vinculadas entre sí mediante transformaciones de Fourier, por lo que la información requerida para especificar una es la misma que se requiere para especificar la otra. Los físicos nucleares se preocupan principalmente por las distribuciones de momento.

Entonces, ¿cuál es? ¿Podemos siquiera decir dónde están todas las partículas y, si podemos, importa exactamente cómo están dispuestas?

Podemos decir/modelar la distribución de las partículas en el núcleo, como dice dmckee, y no importa cómo estén dispuestas a medida que avanzamos en la tabla periódica de elementos. La disposición/distribución interna da lugar a los momentos dipolares y cuadripolares de los núcleos .

Así, en conjunto, la distribución de protones en los núcleos los caracteriza.

Bueno, los elementos más pequeños, los protones y los neutrones, no están dispuestos en esfera sino más bien como un disco en el núcleo. Una vez que el elemento se vuelve más grande, los protones y los neutrones se organizan en una estructura similar a una esfera debido a las fuerzas de repulsión de los protones y la cantidad limitada de neutrones para bloquear la fuerza de repulsión. La mayoría de los científicos cree que las fuerzas fuertes que mantienen unidos a los protones y los neutrones son más como clips como una estructura en lugar de fuerzas magnéticas o eléctricas. Esto tiene la clave para su disposición en elementos isotópicos más grandes. A las fuerzas poderosas tal vez les guste la forma en que los trenes se conectan entre sí. Con presión se enganchan entre sí Los protones y los neutrones se enganchan entre sí. Una cosa es segura: en todos los sentidos hay más neutrones que protones. La razón tiene que ser que el neutrón protege las fuerzas repulsivas. Estoy trabajando en este problema cuando tengo tiempo. Allí el arreglo determinaría si son más positivos en un extremo. Dicen que cuanto más grande es el elemento, más rápida es la velocidad del electrón en la capa exterior. Un neutrón siendo neutral podría ir y venir de un núcleo de átomo. No se ve afectado ni por la carga ni por la gravedad. Entonces, uno tiene que creer que cuando un protón se convierte en un neutrón, aún deben engancharse entre sí como los trenes se enganchan entre sí. Sólo alimento para el pensamiento. Entonces, uno tiene que creer que cuando un protón se convierte en un neutrón, aún deben engancharse entre sí como los trenes se enganchan entre sí. Sólo alimento para el pensamiento. Entonces, uno tiene que creer que cuando un protón se convierte en un neutrón, aún deben engancharse entre sí como los trenes se enganchan entre sí. Sólo alimento para el pensamiento.

Esta respuesta realmente podría usar algunas fuentes revisadas por pares. En particular, a medida que aumenta el número atómico, el número de neutrones aumenta más rápido; es decir, un elemento dado (excepto el hidrógeno) tiene un número igual o mayor de neutrones que de protones.