How big is Núcleo de helio?

Un núcleo de helio es el centro de un átomo de helio y está formado por dos protones y dos neutrones. Tiene unos 3,4 femtómetros de diámetro, medido como el doble de su radio de carga, el radio medio de su carga eléctrica. Un femtómetro es una millonésima de una milmillonésima de metro (10⁻¹⁵ metros). Un núcleo de helio también se llama partícula alfa.

Tamaño

Un núcleo no tiene un borde definido, así que su tamaño se expresa como radio de carga. Para el núcleo de helio, el valor recomendado que recoge el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología de Estados Unidos (NIST) es de 1,6785 femtómetros. Eso da 3,36 femtómetros de diámetro.

La medición más precisa utilizó núcleos de helio con un solo muón en órbita en lugar de dos electrones. Un muón es una partícula como un electrón, pero unas 200 veces más pesada. El resultado, del que informó en 2021 un equipo que trabajaba en el Instituto Paul Scherrer, en Suiza, fue de 1,67824 femtómetros. Concuerda con experimentos anteriores en los que se lanzaron electrones contra núcleos de helio, y es 4,8 veces más preciso.

El núcleo de helio es inusualmente compacto. Es incluso más pequeño que el núcleo del deuterio, una forma pesada de hidrógeno, que contiene solo un protón y un neutrón.

Comparaciones de tamaño

Un núcleo de helio tiene aproximadamente el doble del ancho de un solo protón, que mide unos 1,7 femtómetros de diámetro, y una masa unas cuatro veces mayor que la de este.
Un núcleo de uranio contiene unas 60 veces más protones y neutrones que un núcleo de helio, pero solo es unas 3,5 veces más ancho.
Si un núcleo de helio se agrandara hasta el tamaño de un balón de baloncesto, un átomo de hidrógeno a la misma escala tendría unos 7,6 kilómetros de diámetro.
Unos 30 000 millones de núcleos de helio, colocados uno al lado del otro, abarcarían el grosor de un cabello humano, de unos 0,1 milímetros.

Partículas alfa

Muchos átomos pesados radiactivos, incluidos los tres tipos de uranio que se encuentran en la naturaleza, se desintegran expulsando un núcleo de helio. Esto se llama desintegración alfa. El helio es demasiado ligero para que la gravedad de la Tierra lo retenga en la atmósfera durante miles de millones de años. El helio del aire procede casi por completo de la desintegración alfa en el interior de la Tierra sólida.

Las partículas alfa estuvieron entre las primeras herramientas de la física nuclear. En 1919, Ernest Rutherford las lanzó contra nitrógeno y arrancó protones de sus núcleos. En 1930, partículas alfa lanzadas contra el berilio metálico provocaron una radiación penetrante, de la que James Chadwick demostró en 1932 que estaba formada por neutrones.

Un nombre que viene del Sol

El helio se encontró en el Sol antes que en la Tierra. En 1868, el astrónomo francés Pierre Janssen lo detectó en la luz del Sol durante un eclipse solar. El astrónomo inglés Joseph Norman Lockyer lo descubrió de forma independiente y lo bautizó a partir de la palabra griega para el Sol, «helios». En 1895, el químico escocés William Ramsay encontró helio en la Tierra, en un mineral de uranio llamado cleveíta.