La masa del neutrón y el defecto de masa

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En un átomo, cuando la distribución y el número de cada uno de los tipos de nucleones están compensados, un neutrón que forme parte del núcleo se encontrará en una situación estable, aunque esté girando sobre su eje (dos ruedas giran en un sentido en contraposición de solo una, que lo hace en sentido inverso) y haya que calcular los efectos relativistas de ese giro sobre su masa. Ésta debería ser, a priori, aproximadamente 1.5 veces la masa del protón (un protón = 2 ruedas y un neutrón = 3 ruedas). Por tanto, hay que explicar por qué la medición experimental de la masa del neutrón arroja un resultado tan insignificantemente superior a la del protón. Por eso, para empezar a especular sobre este asunto, expongo la siguiente hipótesis que implica a la cuarta dimensión (el tiempo).

Me explico: supongamos que todos los electrones del átomo están disponibles para rebotar o para situarse en el núcleo de forma indiferenciada y sobre cualquier protón. Tenemos que tener en cuenta el principio de exclusión de Pauli que, con esta teoría de ruedas, debemos interpretar diciendo que, en los rebotes de electrones sobre un mismo protón, solo cabe la posibilidad de que existan dos electrones (uno alejándose y otro acercándose, nunca en el mismo sentido). Sin embargo, podemos pensar que los rebotes no están sincronizados y si dos electrones se dirigen hacia el núcleo en posiciones cercanas, entra en juego el principio que acabamos de describir y la repulsión entre ellos hace que la trayectoria de acercamiento al protón sea descentrada; puede ocurrir que uno de ellos, o los dos, no reboten sino que rueden un tiempo, muy cerca del núcleo (sobre los flujos de impulsión de los nucleones) y según estén posicionadas las partes impulsante y absorbente de cada uno de estos electrones, pueden darse tres casos: que se acoplen linealmente (formando un neutrón), que salgan rebotados de nuevo o que sigan rodando, induciendo a algún electrón de los neutrones cercanos, a liberarse.

Esto debe ocurrir con cierta frecuencia y como solo podemos medir la masa del electrón, en nuestro sistema de referencia, el tiempo que es acogido por un protón para formar un neutrón, esto influye en la medida de la masa atómica y es lo que ha llevado a creer que la masa del neutrón es solo un poco mayor que la del protón, me explico: si hemos deducido la masa del neutrón restando a la masa atómica, la masa de los protones y dividiendo el resultado por el número de neutrones (sin saber realmente cuanto tiempo están los electrones en el núcleo) o partiendo de neutrones aislados inestables (con giros que requerirían cálculos relativistas), la medida experimental resultante es solo 1.001378 veces la masa del protón (939,565560 MeV/c² / 938,272013 MeV/c² = 1,001378). Pero también podemos calcular cual sería la masa atómica, partiendo del modelo de átomo que expongo aquí, en el supuesto de que los electrones, que forman parte del núcleo, estuvieran ahí el 100% del tiempo, porque la medida de la masa del neutrón sería entonces aproximadamente 1,5 veces la del protón.

Para simplificar y por no variar, pondré como ejemplo al Carbono-12; un isótopo que tiene el mismo número de protones y neutrones.

Haremos una simple regla de tres, para deducir el tiempo que un neutrón acoge a un electrón en el núcleo, por termino medio.

n = neutrón

p = protón

6 n + 6 p = masa atómica del Carbono-12.

n = 1,5 p, si el electrón estuviera el 100% del tiempo en el núcleo.

n = 1,001378 p, es la medida deducida experimentalmente.

6 (1,5 p) + 6 p = masa atómica, si 6 electrones estuvieran el 100 % del tiempo en el núcleo.

6 (1,001378 p) + 6 p = masa atómica, cuando 6 electrones están X % del tiempo en el núcleo.

X = 100 (6,008268 p + 6 p) /(9 p + 6 p) = 1200,8268 p/15 p = 1200,8268/15 = 80,05512 %

X es el tiempo medio que los electrones formarían parte de los neutrones en el núcleo (80,05512 %). Pero debemos verlo de otra manera, considerando que cualquier protón (que tiene una posición fija en la estructura esférica) es capaz de funcionar como un neutrón. Por tanto, en el supuesto de los isótopos que tienen el mismo número de protones y neutrones, el tiempo medio que cada nucleón acogerá a un electrón será la mitad (el 40,02756 % del tiempo total) y todos los electrones del átomo permanecerán una media idéntica, del porcentaje de su tiempo, formando parte del núcleo. Esto supone, de hecho, la imposibilidad de precisar la distribución de neutrones y protones en la estructura nuclear esférica, aunque la forma de dicha estructura sí esté bien definida.

Sin embargo, la hipótesis anterior, resulta incompleta e insuficiente; porque supone que el núcleo debe estar rotando, en respuesta a la movilidad de los electrones. Esto puede ser así en los gases, en los líquidos y en algunos sólidos; pero, como veremos, en el caso del diamante, por ejemplo, el hábito cristalino parece estar relacionado directamente con su estructura nuclear y esto requiere que, al menos en esas circunstancias, la distribución de los nucleones sea precisa y estática. Además, tampoco sirve para justificar plenamente el defecto de masa; por lo que, debo complementar e, incluso, sustituir esta hipótesis por otra, de carácter más especulativo, que  tiene que ver también con el tiempo.

 

Tendremos que pensar en términos relativistas, es decir, en el espacio-tiempo que circunda al neutrón cuando está anclado al núcleo atómico, me explico: las fuerzas de impulsión y absorción en un neutrón no son simétricas, aunque esté estabilizado; en un lado del disco de absorción hay una rueda (el neutrino); en el otro lado, dos (el dúo electrón-positrón). El empuje unidireccional del dúo es superior (casi el doble del ejercido por el neutrino), esto supone que el neutrón tiene un momento lineal además del angular, pero permanece anclado con su sistema de referencia fijo en el núcleo atómico, por lo que, sus fuerzas de impulsión y absorción se utilizan para aplicar un momento lineal al campo H que lo circunda, cosa que no les ocurre a los protones; y esto, visto desde el sistema de referencia externo al neutrón, implica un acortamiento en la longitud paralela al movimiento de este; lo que, a su vez, supone una disminución de su masa relativista aparente, como vimos en el preámbulo.