A Estranha Natureza Dos Núcleos Atômicos

De João Cláudio Coimbra Pacheco

Quanto mais pesado for um elemento químico mais escasso e instável tende a ser, mas certos elementos pesados se destacam em abundancia e estabilidade sobre a maioria, como o ferro, e que são mais abundantes que muitos elementos que lhe são mais leves. O ferro é o mais estável dos elementos e também um dos mais abundantes, sendo que elementos de numero atômico submúltiplo e múltiplo do numero de massa(56) e de nêutrons do ferro(30) são mais abundantes na terra do que a maioria dos elementos incluindo muitos elementos que lhes são mais leves. Elementos de numero atômico submúltiplos entre si que são todos anormalmente abundantes na maior amostragem já feito de todos os elementos químicos na natureza é um padrão matemático de modo que não pode ser mero mas deve então se repetir na maioria das outras amostras equivalentes do resto do universo. Isto indica uma relação de maior estabilidade nuclear semelhante entre o ferro e elementos de numero atômico múltiplos e submúltiplos do ferro que torna tais elementos mais estáveis e coesos e por isso seriam produzidos com mais facilidade e abundancia no universo que a maioria dos outros elementos. Esta relação de maior estabilidade nuclear entre elementos tão diferentes entre si com o ferro, é uma grande pista matemática sobre natureza dos núcleos atômicos, e a base para uma teoria mais simples e precisa sobre as diferentes estabilidades dos elementos químicos, cujos núcleos atômicos são pouco compreendidos.

• Idioma: Português
• Editora: Clube de Autores
• Data de lançamento: 2 de jun. de 2021

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A ESTRANHA NATUREZA DOS NÚCLEOS ATÔMICOS

          POR JOÃO CLÁUDIO COIMBRA PACHECO   

(Bacharel em Geografia pela Universidade Federal do Pará)

1 – INTRODUÇÃO A NATUREZA DOS NÚCLEOS ATÔMICOS

Os núcleos atômicos são minúsculos centros densos dos átomos, compostos de partículas pesadas similares entre si, chamadas prótons e nêutrons que lhe conferem massa ou carga elétrica que atrai e mantem uma nuvem de elétrons orbitando em volta deste chamado eletrosfera. Apesar do núcleo atômico ser muito menor que a eletrosfera, contem quase toda a massa do átomo, pois é composto de partículas muito mais pesadas e numerosas que os elétrons que circulam em orbitas complexas e muito maiores que qualquer núcleo atômico. O que caracteriza e identifica um elemento químico é o número de prótons em seu núcleo atômico, que atrai e mantem igual quantidade de elétrons em orbita deste.

Na maioria dos núcleos de elementos relativamente leves, o número de nêutrons é igual ao número de prótons. Prótons e nêutrons são chamados de núcleons, pois são as partículas constituintes dos núcleos atômicos e são muito similares entre si em massa e tamanho e estas partículas podem se converter mutuamente de uma em outra. Quanto mais prótons e nêutrons o núcleo atômico tiver mais pesado é o elemento que formam e mais elétrons mantem em orbita deste. Embora os prótons se repilam eletricamente, são unidos no núcleo por uma força diferente e mais forte que a força eletromagnética de repulsão entre os prótons, chamada força nuclear forte que é a mais forte força fundamental da natureza e que atrai e mantem juntos e em contato direto tanto prótons como nêutrons no núcleo, mantendo a coesão destes núcleons numa estrutura menor que a eletrosfera.

Núcleos atômicos são uma substrutura dos átomos e é difícil e complexo sondar a matéria numa escala tão extrema como a dos núcleos atômicos e subpartículas. Isto porque tanto a matéria e átomos a ser sondados como os instrumentos de pesquisa para isto, são geralmente feitos das mesmas partículas elementares que buscam sondar. Por isso, somente se pode analisar subpartículas pelos efeitos de sua interação e colisão com outros diferentes tipos de subpartículas iguais e diferentes entre si, o que limita a interpretação e explicação de sua natureza intrínseca. Se sabe que toda matéria conhecida é feita dos mesmos tipos de partículas elementares, mas não se sabe do que tais partículas são feitas, mas apenas que não são feitas de partes menores, pois não se partem em pedaços menores por mais velozmente que sejam colididas entre si. Ao contrário disto, quando partículas elementares colidem entre si, geram partículas bem maiores e mais pesadas que a soma das partículas colididas. Então se supõem que são feitas de energia básica que não pode ser partida e nem reduzida, pelo qual energia destas partículas apenas aumenta ao serem aceleradas segundo a teoria da relatividade de Einstein, pela qual a energia cinética se converte em massa que se soma a massa original da partícula e numa colisão repentina com outra partícula essa massa excedente gera novas partículas de maior massa que a soma da massa das partículas colididas

Das partículas elementares somente se nota suas mutuas diferenças como massa e carga elétrica e não o que causa essas diferenças. É difícil isolar, medir e sondar direta e individualmente cada tipo de partículas subatômica que não podem ser vistas diretamente e as observações e medições são geralmente feitas por métodos indiretos pela identificação, analise e interpretação de padrões matemáticos e estatísticos da medição de efeitos da interação e reação entre diferentes subpartículas colididas entre si.

Como os núcleos atômicos são estruturas subatômicas, são objeto de estudo, principalmente, da chamada física quântica que é a física que pesquisa a matéria e a energia a nível atômico e subatômico e os fenômenos da física quântica são muito diferentes dos familiares da física clássica. Na física clássica se interpreta que um corpo não pode estar em dois lugares ao mesmo tempo e que dois corpos não podem ocupar o mesmo espaço ao mesmo tempo. Mas a física quântica é uma das bases da física moderna em que mesmo tais conceitos tão simples e lógicos não são absolutos para a física quântica, que estuda, calcula e prevê fenômenos, forças e partículas subatômicas, pelos quais experimentos quânticos indicam que subpartículas e mesmo átomos inteiros podem estar em diferentes lugares ao mesmo tempo e mesmo núcleos atômicos podem ser atravessados por partículas iguais a uma que os compõem: os nêutrons.

A física quântica não é intuitiva, mas se baseia numa matemática complexa e puramente probabilística da posição e velocidade de partículas subatômicas, pela qual partículas elementares não podem ter sua posição e velocidades precisamente medidas e definidas ao mesmo tempo. Quanto mais precisa for a posição duma partícula, mais indefinida será sua velocidade e quanto mais precisamente for definida sua velocidade mais indefinível será sua posição. A indefinição de velocidade e posição de partículas vale especialmente para partículas elementares sem estrutura interna como elétrons no átomo ao se moverem em torno dos núcleos atômicos.

Porém, os núcleos atômicos possuem estrutura interna, composta de partículas também compostas de grande massa e tamanho definido, chamadas núcleons, de modo que núcleos atômicos compostos são de longe a maior. Os núcleons são chamados prótons e nêutrons que embora sejam partículas compostas com estrutura interna, se notabilizam por se comportarem como partículas elementares por não poderem ser divididos e rompidos em partes menores por mais energia que sejam colididos entre si e com outras partículas na tentativa de parti-las.

Pelo fato dos núcleos atômicos serem constituídos de partículas pesadas, cada qual muito mais pesada que a soma de todos os elétrons que podem orbita-los, os núcleos atômicos são a mais massiva, densa e complexa estrutura subatômica da natureza, o que limita e ameniza os efeitos de indefinição de velocidade ou posição de subpartículas da física