Niels Bohr. Visión del átomo. VI

Entorno a 1930, una vez que la corteza electrónica, estaba suficientemente bien entendida, la preocupación de Nieles Bohr y, de los físicos del Instituto de Copenhague, deriva hacia el estudio de la estructura del núcleo, hacia la física nuclear.

El Instituto de Copenhague, dirigido por Bohr, instala un ciclotrón en 1937, con la financiación de la Fundaciones Carlsberg, Thrige y Rockefeller. Puede ya hacerse física nuclear, en la pequeña Dinamarca.

Los físicos de la época, manejan tres posibilidades de organización, dentro del núcleo:

1) Conjuntamente, en un modelo compacto.

2) En capas, a semejanza de los electrones exteriores.

3) Colectivamente, en las dos formas anteriores

Nos puede extrañar que Bohr (padre, Niels) apueste por el modelo 1) en lugar del 2). Más adelante Bohr hijo (Aage, también Premio Nobel) será partidario del modelo 3).

Niels Bohr publica en 1936 y 1937, artículos sobre la estructura nuclear, en revistas científicas. En ellos propone un modelo, conocido como de “gota líquida”, desde la idea original de Gueorgui Antónovich Gámov, durante su estancia en el Instituto en 1928.

Aunque demasiado simple, la analogía núcleo/gota es plausible. En una gota de líquido las partículas (moléculas) están bastante unidas por su fuerza de cohesión y, su forma esférica. En el núcleo, las partículas (nucleones) deben estar unidas por una nueva fuerza (fuerza nuclear, interacción fuerte) que debe actuar con independencia de la carga. Las fuerzas netas protón-protón, protón-neutrón y neutrón-neutrón, deben ser muy superiores a la fuerza electrostática repulsiva protón-protón, que tiende, más bien, a desestabilizar el núcleo.

Los físicos Maria Goeppert-Mayer y Hans Daniel Jensen, trabajando independientemente en Chicago y Heidelberg respectivamente, propusieron en 1948 el modelo 2), modelo estratiforme (ambos recibirían el Premio Nobel de Física en 1963). La fenomenología conocida, parece apoyar esta interpretación, pues los átomos que tienen 2, 10, 18, 36, 54 y 68 electrones, son especialmente estables, interpretándose que tienen las correspondientes capas, saturadas de electrones. Los núcleos de 2, 8, 20, 28, 50, 82 y 126, son también particularmente estables, debido a que deben tener sus capas, saturadas de nucleones.

Otros hechos experimentales acerca del núcleo, sólo encuentran explicación, en el modelo 3), que combina rasgos de los dos anteriores. Fue desarrollado a partir de 1951, entre otros por Aage Bohr (uno de los hijos de Niels) que recibió el Premio Nobel de Física en 1975, por el modelo unificado del núcleo atómico, que indica que hay que considerar, tanto los movimientos individuales como los colectivos de los nucleones. En sus últimas versiones, constituye el modelo unificado del núcleo. Incluso el nombre de la disciplina ha cambiado, de física atómica y nuclear, a física de partículas o de alta energía.

Pues eso.