En 1904 Hantaro Nagaoka desarrolló un modelo atómico que compementaba el modelo atómico de Thomson. El modelo de Nagaoka también es conocido como modelo atómico saturniano.
Este model atómico es un modelo hipotético de la estructura atómica a diferencia del modelo de pudding de pasas de Thomson. En este modelo se postuló por primera vez la existencia del núcleo atómico.
¿En qué consiste el modelo atómico de Nagaoka?
A principios del siglo XX, después de los estudios del modelo atómico de Dalton y del del modelo de Thomson, los físicos apenas habían comenzado a comprender la estructura del átomo. El descubrimiento del electrón demostró la existencia de cargas negativas en el átomo y esto, para que fuera globalmente neutro, implicaba necesariamente que también existían cargas positivas.
Nagaoka, basándose en que las cargas eléctricas opuestas son impenetrables, propuso un modelo atómico basado en una esfera grande y masiva con carga eléctrica positiva. Esta esfera era el núcleo atómico y estaba rodeada por varios electrones orbitando a su alrededor. Nagaoka describió estas órbitas como órbitas circulares, equivalentes a Saturno y sus anillos.
Nagaoka explicó la estabilidad atómica según su modelo con una analogía con la estabilidad de los anillos de Saturno. James Clerk Maxwell había publicado recientemente un estudio sobre este modelo y realizó dos predicciones:
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la existencia de un núcleo muy masivo, en analogía con la desproporción entre la masa de Saturno y la del anillo;
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que los electrones giran alrededor del núcleo ligados por la fuerza electrostática, al igual que las partículas del anillo giran alrededor del planeta ligados por la fuerza gravitacional.
¿Cómo infulenció el modelo de Nagaoka al modelo atómico de Rutherford?
Ambas predicciones fueron suficientemente confirmadas por Ernest Rutherford, quien mencionó el modelo de Nagaoka en el artículo de 1911 en el que comunicaba el descubrimiento del núcleo.
Sin embargo, el modelo atómico de Rutherford revelaba cuán equivocado estaba el modelo de Saturno. En realidad, el núcleo era mucho más pequeño de lo que había supuesto Nagaoka. Además, un anillo con una carga eléctrica habría sido inestable a las oscilaciones en una dirección ortogonal al plano de rotación del anillo.
Los descubrimientos de Rutherford servirían como base para los estudios para desarrollar el modelo atómico de Niels Bohr y el posterior modelo atómico de Sommerfeld.
También hay que decir que Nagaoka a través del modelo de Saturno fue incapaz de predecir los fenómenos espectrográficos, como la formación de líneas espectrales y la radiactividad. Tras estos nuevos descubrimientos, el propio Nagaoka abandonó su modelo en 1908.
¿Quién era Hantaro Nagaoka?
Nagaoka Hantarō (15 de agosto de 1865 - 11 de diciembre de 1950 ) fue el físico japonés más destacado durante el último período Meiji. Fue uno de los fundadores de los físicos japoneses que comenzaron el período Meiji, el fundador de la escuela científica. Autor de diversos trabajos sobre electricidad y magnetismo, física atómica y espectroscopia.
Nacido en Ōmura , prefectura de Nagasaki , Nagaoka se formó en la Universidad de Tokio. Después de graduarse en 1887, colaboró con el físico británico Cargill Gilston Knott en estudios de magnetismo. En 1893 se trasladó a Europa, donde completó su formación en las universidades de Berlín, Múnich y Viena. En 1900 asistió al Primer Congreso Internacional de Física en París, donde escuchó la conferencia de Marie Curie sobre radiactividad, un evento que aumentó el interés de Nagaoka por la física atómica.
Trabajos principales de Nagaoka
Hantaro Nagaoka rechazó el modelo de Thomson sobre la base de que las cargas eléctricas opuestas son impenetrables y propuso el modelo atómico alternativo explicado anteriormente. Sin embargo, él mismo lo abandonó en 1908.
Después de abandonar su modelo atómico, Nagaoka se ocupó de la espectroscopia y otros campos. En 1909, publicó un trabajo sobre la inductancia de los solenoides.
En marzo de 1924, describió experimentos en los que afirmó haber obtenido un miligramo de oro y algo de platino. El descubrimiento lo realizó sometiendo mercurio a un campo eléctrico de 15 × 10^6 V / m durante unas pocas horas. El experimento se repitió posteriormente con resultados contradictorios, resultado de la contaminación del oro ya presente en el mercurio.
En 1929, Nagaoka detectó las perturbaciones de radio producidas por meteoros. El físico japonés planteó la hipótesis de que sería posible establecer una comunicación entre dos estaciones en tierra. Para ello, utilizó, como enlace de radio, el rastro ionizado que deja el meteoroide al entrar en la atmósfera.