¿La mayor parte de un átomo realmente consiste en espacios vacíos?

Cuando piensas en la estructura de un átomo, probablemente imaginas algo como la imagen de abajo, es decir, muchas partículas comprimidas que forman el núcleo con un montón de pequeñas bolas zumbando a su alrededor. Ver:

Esta representación está inspirada en el modelo de Rutherford, donde el núcleo está formado por protones y neutrones, y las bolas en órbita son los electrones. Y si confiamos en esta imagen, la impresión que tenemos es que la mayor parte de un átomo está formado por espacios vacíos. ¿Pero es así?

Olas

Según el "físico" del portal Ask a Mathematician / Ask a Physicist, un sitio dedicado a responder preguntas interesantes sobre física y matemáticas, aunque los electrones son partículas subatómicas y a menudo se representan en forma de bolas, deben entenderse. Como las olas

Por lo tanto, como ondas, es imposible especificar su tamaño, por lo que no podemos determinar exactamente cuánto espacio ocupan alrededor de un átomo, ni cuál es su posición precisa en un momento dado.

Piense en lo que sucede cuando tocamos una campana, por ejemplo. Aunque sabemos que está vibrando, no podemos determinar exactamente dónde se encuentra esta vibración. Esto se debe a que es una ola que se extiende por la superficie de la campana, y algunas partes vibrarán más que otras.

Espacio lleno

De acuerdo con la gente de Ask a Mathematician / Ask a Physicist, los electrones se comportan de manera similar a una campana, es decir, vibran como una onda en lugar de orbitar alrededor del núcleo del átomo en forma de partícula. Por lo tanto, al contrario de lo que parece, los átomos no están compuestos principalmente por espacios vacíos.

¿Recuerdas la vieja explicación que escuchamos en química: que el 99, 9% de la masa de un átomo se concentra en su núcleo? El área en la que se encuentra el núcleo es pequeña en comparación con la región ocupada por los electrones. Por cierto, los protones y los neutrones que forman el núcleo, aunque también son partículas subatómicas, no deben imaginarse en forma de bolas, sino de la misma manera que los electrones, es decir, como ondas.

Entonces, así como es imposible determinar la posición exacta de los electrones que existen alrededor del núcleo de un átomo, es igualmente imposible determinar exactamente dónde se encuentran los protones y los neutrones.

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Recuerde que, según la física cuántica, más precisamente el Principio de incertidumbre de Heisenberg, las partículas subatómicas se comportan como una onda y una partícula al mismo tiempo, pero es imposible determinar simultáneamente su velocidad (o energía) y posición. - y cuando intentamos medirlo, la función de onda colapsa. Por lo tanto, dependiendo del experimento realizado, la partícula se comportará como una onda o partícula.