¿Sería posible disminuir el espacio entre los núcleos atómicos de un átomo y los electrones a su alrededor? ¿Si es así, cómo? Si no, ¿por qué?

Si quisieras reducir los orbitales (describiendo la distribución de probabilidad de los electrones), tendrías que cambiar el potencial eléctrico (que determina los orbitales).

Esto es básicamente lo que obtienes si comparas un átomo de hidrógeno con un ion helio con solo un electrón: tienes el doble de carga eléctrica en el núcleo, por lo que unirá los electrones más de cerca y creará orbitales idénticos pero más pequeños. Lo mismo ocurre con cualquier otro núcleo, siempre que solo tenga un electrón.

Entonces, sí, podrías tener orbitales más pequeños, pero no estarías inventando un nuevo tipo de materia. Solo había encontrado una manera de agregar protones y neutrones a un núcleo, y una forma (probablemente muy costosa) de cambiar un elemento a otro.

Otro enfoque es el sugerido por Takayuki, reemplazando los electrones con otra partícula (con la misma carga pero mayor masa). Si no insistes en que sean electrones.

No y sí … en orden. Los orbitales de electrones alrededor de un átomo están determinados por la energía del electrón, el momento angular y el vector de momento angular. Sin entrar en las complejidades del modelo Pauling del átomo (ver detalles del orbital atómico), solo son posibles ciertos valores de momento angular: múltiplos enteros de [math] h / 2 \ pi [/ math]. Además, debido al principio de exclusión de Pauli, dos electrones no pueden ocupar el mismo estado cuántico. Todo lo que esto significa es que hay un conjunto de orbitales o capas alrededor del átomo, con un momento angular de cada múltiplo entero positivo de [math] h / 2 \ pi [/ math]; Como el electrón tiene una masa fija, el momento angular sigue la distancia, por lo que hay una distancia mínima. Esa es la parte del “no”.

La parte del “sí” es que el momento angular es una función lineal de la masa. El electrón tiene dos primos mucho más masivos, el Muon y el Tau. El electrón tiene una masa de 0.5 MeV; el muón es un electrón con una masa de 105 MeV; El tau tiene una masa de 1777 MeV. Entonces, para el mismo momento angular, el muón está 207 veces más cerca del núcleo que el electrón; la tau está 3550 veces más cerca del núcleo que el electrón. Esta propiedad se ha utilizado para demostrar la fusión termonuclear a temperatura ambiente: fusión catalizada por muones. El efecto central es que los núcleos están 207 veces más cerca uno del otro cuando están orbitados por muones en lugar de electrones, y por lo tanto, la probabilidad de fusión aumenta enormemente (debo apresurarme a agregar que una serie de problemas prácticos hasta la fecha han evitado que esto sea un problema). fuente de energía práctica).

Puede obtener un átomo con un radio más pequeño si reemplaza el electrón del átomo con un muón. Como un electrón vive para siempre, un átomo de electrones es estable, pero un muón tiene una vida media de 2.20E-6 s, por lo que un átomo muónico tiene una vida muy corta.

Pero estoy pensando que quieres reducir mágicamente el radio orbital del electrón de un átomo, en lugar de recurrir a átomos exóticos.