Autora: María Cristina Chaler.
Ciencia Fácil Número 244
Serie: Una mirada de la química diferente.
Otra clase de materia_ Átomo II
La materia
invisible, la que no es impenetrable, la que no ejerce presión.
También es materia
También es materia
La materia que vulgarmente conocemos se
denomina fermiónica. Es impenetrable y no hay cuerpo que sea capaz de ocupar el
lugar de otro sin desplazarlo.
Hay otra materia con propiedades diferentes se superpone noes contundente y no todos la conocen.
Hay otra materia con propiedades diferentes se superpone noes contundente y no todos la conocen.
En la nota anterior (átomo I) conocimos
los secretos de la materia fermiónica, formada por partículas llamadas
fermiones y llegamos a las siguientes conclusiones:
·
Los quarks son los constituyentes de este
tipo de materia y están en el núcleo.
·
Los Leptones
son los que ocupan el espacio atómico vacío.
·
Cada partícula
subatómica posee su correspondiente anti-partícula.
El
núcleo atómico esta formado por:
·
Neutrones y protones, llamados
bariones: conjunto de tres
quarks con sus y respectivos antiquarks.
·
Un quarks y su antiquarks forman hadrones.
Fuera del núcleo en el vacío
·
Los leptones y antileptones.
1. El
giro de las partículas (spin) fermiónicas es un número semi entero.
2. Todas
estas partículas cumplen con el principio de exclusión de Pauli
3. la
materia fermiónica es impenetrable y ejerce presión.
Hay
otros misterios para muchos desconocidos
En la esencia de la materia no hay
quietud, todo es movimiento. Las partículas se trasladan, vibran y giran sobre
sí mismas.
El giro de las partículas sobre sí mismas,
es una propiedad que recibe el nombre de spin.
Si estos giros (número de vueltas por segundo) son múltiplos de números enteros
(1, 2, 3, 4,) se dice que el spin es
entero y cuando es cero se asume que la partícula no gira.
Hay un tipo de materia formada por
partículas que pueden ocupar el mismo espacio
en el mismo momento, no poseen la propiedad de impenetrabilidad. En ella las
partículas giran con un número de vueltas enteras generando materia
con propiedades diferentes, denominada bosónica.
Coexiste con la fermiónica, y es la causante de generar las interacciones débiles o fuertes entre las diferentes partículas
y los fenómenos electromagnéticos
(electricidad y magnetismo).
Las
partículas que forman a la materia bosónica se llaman bosones.
Los
bosones fundamentales son:
·
Bosones W+/- (léase W positivo y negativo)
·
Bosones Z (zeta)
·
· Gluones (g) (ge)
·
Fotón ( con spin =1 )(γ)(gamma)
·
Bosón de Higgs (H) (hache). Recientemente
detectado en el acelerador del CERN o la llamada máquina de dios.
Repetimos
Los bosones son los mediadores de las fuerzas y son partículas fundamentales (no compuestas) que generan las interacciones
entre los fermiones.
Los
bosones W y Z son los responsables de las interacciones nucleares
débiles y provocan fuerzas atractivas entre las partículas. La interacción
débil es la causante de la radioactividad natural como por ejemplo la desintegración
del neutrón.
En
símbolos:
Neutrón-------protón
(+) +electrón (-) +neutrino.
Observamos como el neutrón se transforma
en protón (+) por perder un electrón nuclear (rayo β) y un neutrino.
El
neutrino es una partícula fermiónica neutra de masa muy pequeña, se cree que es
200000 veces más pequeña que el electrón
Hay tres tipos:
·
neutrino electrónico.
·
muónico
·
tautónico
Afectados por las fuerzas nucleares débiles.
La fuente más importante de neutrinos es
el Sol. Millones y millones de ellos atraviesan permanentemente nuestro
planeta. No interaccionan fácilmente con la materia y escapan de ella con
facilidad. Forman parte de la radiactividad natural. Artificialmente se
preparan en las centrales nucleares de los aceleradores de partículas.
Los
gluones (g) son ocho, generan
las interacciones nucleares fuertes y de atracción. Son portadores de
carga color y provocan la fuerza color. No poseen masa ni carga eléctrica
sólo poseen carga color (color / anticolor) tiene giro (spin) entero como toda materia bosónica.
Veamos un ejemplo de transformación de
materia en donde interviene un gluón
Quarks (rojo) --------quarks (azul) +
gluón (rojo-antiazul)
Obsérvese que el quarks rojo se transforma
en azul perdiendo el gluón rojo (color que se llevo del quarks original) con el
antiazul (antipartícula del quarks azul que se formó).
La
transformación del quarks se produjo por la eliminación del gluón.
La materia bosónica interacciona muy íntimamente con la fermiónica y es
responsable de las distintas fuerzas de interacción entre las partículas
interviniendo en las transformaciones que se producen en la misma.
Más
sobre gluones
La fuerza color es transmitida por la carga color. El transmisor de esta fuerza
es un Bosón llamado gluón.
Los quarks
de diferentes hadrones que interaccionan entre sí, lo hacen a través de una
“cuerda gluónica” Esta actúa como
una “especie de resorte”. Cuando se
alejan los tironea al estado original. Esta fuerza se llama fuerza residual. Si aplicamos una
fuerza suficientemente grande ejerciendo un trabajo capaz de separar
considerablemente a los hadrones el
átomo reacciona creando materia en forma de quarks para reducir ese espacio
vació que los separa, acorde con la
ecuación de Eintein (E = mc2) que predice el intercambio entre masa y energía.
Los
fotones transmiten
fuerzas electromagnéticas que pueden ser tanto atractivas como repulsivas y
tienen largo alcance.
Conocemos manifestaciones del electromagnetismo cotidiano
tales como la luz con toda su gama
de energías, desde los rayos infrarrojos
hasta los rayos ultravioletas,
los rayos X, las ondas radiales, las ondas televisivas, los microondas, gama
energética que contiene al espectro de
colores que nuestros ojos son capaces de captar.
Para el hombre común estas partículas son las
más conocidas ya que se fueron generando
a través de la historia distintas tecnologías usando las propiedades de las
mismas.
El
bosón de Higgs
Se cree que provoca interacciones débiles acaba
de ser descubierto en la MAQUINA DE
Mucho esfuerzo y esperanza fueron puestas
en este descubrimiento que lleva aparejado
un cambio de paradigma para la física. Hasta ahora esta parte del modelo
de partículas era sólo teoría. Podemos decir que fue verificado
experimentalmente y forma parte de una realidad científica del presente.
¡Felicitaciones
para todos los científicos que pusieron su esfuerzo y su esperanza en esta investigación!
Hay más partículas…
Otros
bosones
Los
Mesones son hadrones,
fueron descubiertos en la radiación cósmica. Son partículas compuestas de masa
intermedia entre la masa del protón y del electrón de ahí el nombre de mesón.
Están formadas por dos quarks y son bosones. Hay mesones cargados y algunos
neutros su función es evitar que los protones se repelan.
Sus clases son:
·
Pión
·
Kaón
·
Rho
·
Etha,
·
D+/-,
·
B neutros.
Son partículas que poseen quarks abajo y
sus antiquarks.
Conozcamos
más profundamente algunas
Los
piones se encuentran en
el interior de los núcleos e interaccionan fuertemente con el mismo. Su spin es
igual a 0 (cero)
Hay tres tipos:
1. pión
neutro,
2. positivo
3. negativo
(π∘ π+
π-).
Están compuestos por un quarks y un
antiquarks y reaccionan fuertemente con núcleos atómicos interaccionando con
ellos.
Pión
π+: es el de menor masa.
Este actúa intercambiando fuerzas entre
protones y neutrones
Su descomposición en símbolos será:
π+
------ neutrino + μ+
Observamos
un pión cargado positivamente que se descompone en un neutrino y un
antimuón, ambas partículas componente de materia fermiónica. El antimuón, tiene una masa 200 veces
mayor que la del electrón y en este caso es la portadora de la carga positiva
que pierde el pión
Pión
π- : actúa entre el
antiprotón (protón negativo) y el antineutrón (antipartícula del neutrón)
En
símbolos
π-
------- μ- + neutrino
Aquí observamos como un pión negativo se
descompone en un muón portador de la carga negativa que pierde y un neutrino.
Pión
π: El pión neutro es
sumamente inestable y de desintegra rápidamente en fotones.
π
∘------
2γ
Y
continuamos conociendo más partículas…
2.
Kaón
Poseen una masa 970 veces mayor a la del electrón
son partículas muy inestables y se desintegran rápidamente en piones en pocos
micro segundos.
Los
kaones de clasifican en:
·
Kaon- κ-
·
Kaon+κ+
·
Kaon κ∘
·
Kaon cero y su antipartícula.
Estas partículas se caracterizan por
contener un quarks o antiquarks extraño
y otro.
3.
Rho
Estos forman parte de los hadrones blancos
es decir aquellos que tienen carga color neutra. Se parecen a los piones pero
su spin es 1
Sus clases son:
·
ρ+
·
ρ-
·
ρ∘
Hay
más partículas exóticas.
Existen mesones exóticos que se encuentran fuera de la clasificación
anterior estos son
·
Glueballs (bolas de pegamento).
·
Mesones híbridos.
·
Tetraquarks.
Los
penta quarks aún no se
han descubierto y se duda de su existencia.
Existen muchísimas partículas más
que están previstas pero aún no han sido descubiertas. Todo llega es sólo cuestión de esperar.
La mirada de la materia para los físicos y
los químicos fue cambiando a través del tiempo y el hombre con el conocimiento
se ha ingeniado y ha ido creando tecnologías que llevaron al progreso. Estas
tecnologías avanzadas actualmente sirven para demostrar aquello que se predecía
a través de cálculos matemáticos.
Ciencia y tecnología se retroalimentan
entre sí, la tecnología hace uso de los conocimientos que aporta la ciencia. La
ciencia logra demostrar científicamente sus predicciones mediante el avance
tecnológico.
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