Pregunta rara, esta. Lo intentaré, pero te advierto: ¡esta es la perspectiva de un laico! Apenas he estudiado física después de la escuela. Lo cual fue hace mucho tiempo, así que tengan paciencia conmigo en este caso.
Su pregunta deriva de la suposición de que los nucleones son ‘partículas’ y que son discretos entre sí (teoría de partículas; mecánica cuántica). Sobre la base de esta suposición, procederemos más allá.
1) Cómo los científicos diferenciaron entre neutrones y protones
- ¿Los electrones y protones se repelen a corto alcance debido a la hipercarga débil?
- Cómo encontrar la estructura de los protones.
- Cuando la materia cae en un agujero negro, ¿el efecto de 'espagetificación' desgarrará los átomos? ¿Desgarrará protones y neutrones?
- ¿Qué hace que un electrón y un protón se opongan a las cargas eléctricas?
- ¿Cuántas veces más pequeños que un átomo son los protones, los neutrones y los electrones?
- Las masas son comparables, por lo que el factor diferenciador sería la carga de estas partículas . Llegó un momento en la historia de la física atómica cuando los científicos descubrieron la existencia de electrones y un número igual de protones y también calcularon masas atómicas (no ciertos descubrimientos, pero confirmaron hipótesis respaldadas por evidencia experimental). Sin embargo, no pudieron explicar por qué la masa observada del núcleo era aproximadamente el doble de la masa del número total de protones que se suponía que estaban allí. Por lo tanto, el neutrón fue hipotetizado.
- En esta etapa, todavía no sabemos si existen partículas atómicas reales. Todo lo que sabemos es que hay una carga positiva neta en el núcleo de un átomo. Con el fin de demostrar sus teorías de que existían partículas neutras y cargadas positivamente en el núcleo, los científicos realizaron varios experimentos para ‘ver’ estas partículas y diferenciarlas (para que pudieran decir “¡Mira, un protón!) . Sin embargo, fueron en gran medida fracasaron en sus intentos por varias razones, una de ellas fue el principio de incertidumbre de Heisenberg.
- Un experimento mental : digamos que expusimos el contenido de un núcleo atómico a un campo eléctrico. Por ahora, no tenemos idea de cómo se ve un protón o un neutrón. Tenga en cuenta que de acuerdo con el principio de incertidumbre, uno puede observar la posición de una partícula u observar su impulso. En su experimento, si algunas partículas se mueven y usted observa su movimiento (impulso), no puede detectar su posición. Todo lo que sabes es que algo se movió, pero no sabes qué se movió . Por otro lado, si observaste la posición de las partículas, no puedes detectar su impulso. En efecto, puede “ver” las partículas, pero no sabe cuáles se mueven y cuáles no . Todo un conjunto desconcertante de resultados, ¿eh?
(Puede que no sea acertado con mi interpretación del principio de incertidumbre de Heisenberg aquí, pero esto es lo que mejor puedo deducir de lo que estudié) - Varias hipótesis y teorías más tarde, James Chadwick realizó un experimento que confirmó la presencia de una partícula neutra en el núcleo que tenía casi la misma masa que la de un protón. Para más información, busque Wikipedia.
2) Cómo USTED puede diferenciar entre neutrones y protones
Intentemos vencer a Heisenberg en su juego, ¿eh? Digamos que te doy dos partículas.
- Hipótesis: todo lo que te digo es que uno es un neutrón y el otro es un protón, pero no te digo cuál es cuál.
- Experimento: los pones a ambos en cámaras diferentes y los expones a un campo eléctrico. Todo lo que tienes que hacer es medir el impulso de cada partícula. Como están en diferentes cámaras, no tienes que preocuparte por las posiciones de las partículas.
- Observación: Una de las pantallas de salida de la cámara registró movimiento. Ese es tu protón!
- Inferencia: Este fue un experimento totalmente estúpido e imposible; y te diste cuenta de que estaba jugando contigo.
3) Cómo diferenciaré entre neutrones y protones
- Dos partículas no me dicen cuál de ellas es un protón y cuál es un neutrón, así que las envío a una barra.
- El protón tendrá una cerveza, paga y vete.
- El Neutron tomará una cerveza y le preguntará al cantinero “¿Cuánto?” . El camarero responderá “Para ti, sin cargo”.
- Luego les preguntaré a ambos si pagaron sus bebidas. Y entonces, lo sabré …
4) ¿Cómo distinguió el cantinero entre el neutrón y el protón?
No se. Encuentra un barman y dale un A2A. Quizás él te lo diga.
