CF 295 TIPOS DE MATERIA

CIENCIA FÁCIL 295

Autora: Maria Cristina Chaler

La materia invisible, la que no es impenetrable, la que no ejerce presión.

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. 

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 DIOS el gran colisionador de hadrones del Consejo Europeo de Investigación Nuclear (CERN).

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.