O raio do núcleo atômico

Robert Eisberg & Robert Resnick

Por volta de 1910, acumularam-se inúmeras evidências experimentais de que os átomos contêm elétrons (por exemplo, o espalhamento de raios X por átomos, o efeito fotoelétrico etc.). Estas experiências davam uma estimativa para Z, o número de elétrons em um átomo, como sendo aproximadamente igual a A/2, onde A é peso atômico químico do átomo considerado. Como normalmente os átomos são neutros, eles devem também conter uma carga positiva igual em módulo à carga negativa de seus elétrons. Portanto um átomo neutro tem uma carga negativa –Ze, onde –e é a carga do elétron, e também uma carga positiva de mesmo valor em módulo. O fato de que a massa do elétron é muito pequena se comparada com a de qualquer átomo, mesmo com a do mais leve, implica que a maior parte da massa do átomo deve estar associada à carga positiva.

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No modelo de Rutherford para a estrutura do átomo, todas as cargas positivas desse átomo, e consequentemente toda a sua massa, [estão supostamente] concentradas em uma pequena região no centro chamada núcleo. Se suas dimensões forem suficientemente pequenas, uma partícula α que passe bem perto deste núcleo poderá ser espalhada, devido a uma forte repulsão coulombiana em um grande ângulo ao atravessar um único átomo. Se, em vez de usarmos r’ = 10^–10 m para o raio da distribuição de cargas positivas do átomo de Thomson, o que dá um ângulo de deflexão máxima θ ≈ 10^–4 rad, tentarmos saber qual deveria ser o raio r’ de um núcleo para obtermos θ ≈ 1 rad, por exemplo, encontraríamos r’ = 10^–14 m. Isto, como veremos, será uma boa estimativa do raio do núcleo atômico.

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Fonte: Eisberg, R. & Resnick, R. 1979 [1974]. Física quântica. RJ, Elsevier.