Todo el átomo está hecho de un núcleo y hay electrones (denotados por e-) en movimiento a su alrededor.
El radio de la mayoría de los átomos es alrededor de R = 1 Å = 10 ^ (- 10) m, pero varía con Z, el número de electrones (y protones p).
El radio del núcleo es R = r0 * A ^ (1/3), donde A = N + Z es el número de neutrones y protones que forman el núcleo, y r0 = 1.2 fm = 1.2 * 10 ^ (- 15) m.
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Como puede ver, el núcleo es muy pequeño en comparación con el átomo completo, por lo que la mayor parte de ese espacio está relativamente vacío (excepto los electrones, pero son básicamente partículas puntuales), o eso parece al principio, pero eso no es realmente cierto. Hay portadores de fuerza que mantienen unidos el núcleo y los electrones (puede pensar en ellos como un campo si lo desea).
Para las partículas cargadas (protones p y electrones e-), el portador de fuerza es el fotón γ, por lo que intercambian fotones para atraerse o repelerse entre sí (puede pensar en ellos como el campo electromagnético si lo desea). Esto es lo que hay detrás de la fuerza de Coulomb entre partículas cargadas. Los electrones se repelen entre sí, los protones también se repelen, pero los protones y los electrones se atraen entre sí.
La fuerza electromagnética también puede afectar de alguna manera a los neutrones porque están hechos de quarks q que están cargados, pero la suma de sus cargas es cero, por lo que en la mayoría de los casos se ignora. (Los protones también están hechos de quarks, pero los electrones no).
En los protones y neutrones tienen un tamaño de aproximadamente 1 fm, y están hechos de quarks. Los quarks dentro de ellos intercambian gluones g, que son los portadores de la fuerza fuerte. Los protones y los neutrones también pueden intercambiar partículas como los piones π (pero el núcleo de esta interacción son los gluones que afectan a los quarks). Este pion exhange es uno de los mecanismos que mantiene unido el núcleo. La exhalación de piones a veces se llama fuerza residual fuerte o fuerza nuclear (pero como mencioné, en el centro de esto está la fuerza fuerte con gluones). Por lo general, no hay gluones y piones fuera del núcleo, generalmente están alrededor de los quarks, ya que la fuerza fuerte no tiene un largo alcance.
Todas las partículas de fermi (electrones, protones y neutrones) también pueden interactuar a través de la fuerza débil, cuyo portador son las partículas Z, W + y W-. En la mayoría de los casos son solo los bosones Z en el núcleo, pero si es un elemento radiactivo, puede tener los bosones W que median esta desintegración radiactiva de un neutrón a un protón (más un electrón e- y un electrón antineutrino νe), convirtiendo así un elemento en otro.
También está la fuerza de la gravedad, que hace que las tres partículas diferentes se atraigan entre sí. El portador de la gravedad es el gravitón G. El gravitón aún no se ha detectado / confirmado experimentalmente. Como la gravedad es muy débil en comparación con las otras fuerzas, generalmente se ignora.
Como puede ver, está bastante animado allí, y hay muchas partículas (principalmente portadores de fuerza) que se mueven allí.
