1. Experimento de Gold Foil de Rutherford (1911)
* Configuración: Las partículas alfa (núcleos de helio cargados positivamente) se dispararon a una hoja delgada de lámina de oro.
* Observaciones:
* La mayoría de las partículas alfa pasaron directamente a través de la lámina, lo que indica que los átomos eran en su mayoría espacio vacío.
* Se desvió un pequeño porcentaje de partículas alfa en ángulos grandes, algunos incluso rebotando en la dirección de la que provienen. Esto sugirió una región concentrada y cargada positivamente dentro del átomo.
* Conclusiones: Este experimento llevó a Rutherford a proponer el modelo nuclear del átomo, donde reside un núcleo pequeño, denso y cargado positivamente en el centro, rodeado por una nube mucho más grande de electrones cargados negativamente.
2. Difracción de electrones
* Configuración: Vigas de electrones se dirigen a películas delgadas de material, como el grafito.
* Observaciones: Los electrones exhiben un comportamiento similar a las de las olas y producen patrones de interferencia en una pantalla detrás de la película. Los patrones muestran que los electrones interactúan con la estructura atómica, revelando el tamaño y la forma de los átomos y la disposición de sus electrones.
* Conclusiones: Los patrones de difracción confirman que los electrones en un átomo ocupan un volumen mucho mayor que el núcleo.
3. Espectros atómicos
* Configuración: Los átomos están excitados (calentados o energizados) y emiten luz. Esta luz se pasa a través de una rejilla de prisma o difracción para separarla en sus longitudes de onda de componentes.
* Observaciones: La luz emitida consiste en longitudes de onda específicas y discretas, formando un espectro de línea. Cada elemento tiene un espectro de línea único.
* Conclusiones: La naturaleza discreta de las longitudes de onda emitidas indica que los electrones en los átomos solo pueden existir en niveles de energía específicos. Esto respalda la idea de que los electrones orbitan el núcleo en los niveles de energía cuantificados, reforzando aún más la idea de un pequeño núcleo rodeado por una nube de electrones más grande.
4. Densidad nuclear
* Cálculos: La densidad del núcleo se puede calcular dividiendo la masa del núcleo por su volumen.
* Resultados: La densidad nuclear es increíblemente alta, del orden de 10^17 kg/m^3, en comparación con la densidad de la materia ordinaria (por ejemplo, el agua es de alrededor de 10^3 kg/m^3). Esta densidad extrema confirma que el núcleo es increíblemente compacto.
5. Reacciones nucleares
* Observaciones: Las reacciones nucleares (fisión y fusión) implican la liberación de enormes cantidades de energía. Esta energía surge de la fuerte fuerza nuclear que une protones y neutrones dentro del núcleo.
* Conclusiones: La inmensa energía liberada en las reacciones nucleares demuestra las inmensas fuerzas en juego dentro del núcleo, enfatizando aún más su naturaleza compacta y densa.
En esencia, estos experimentos, observaciones y cálculos convergen para respaldar la conclusión de que el núcleo ocupa una fracción minúscula del volumen del átomo, mientras que los electrones, propagados en una región mucho más grande, contribuyen significativamente al tamaño general del átomo.
