miércoles, 30 de noviembre de 2011

Lo más pequeño del universo


Cuando los presocráticos andaban ya buscando el principio o arjé del universo, Demócrito propuso los átomos, que como su nombre indica son indivisibles. Posteriormente, Dalton recuperaría los átomos para su teoría atómica: la materia estaba compuesta por átomos, que era lo más pequeño y simple. Los átomos formaban moléculas, y las moléculas la materia.

Pero resultó que el átomo, a pesar de conservar su nombre, sí era indivisible: se encontró que estaba formado por un núcleo positivo de masa rodeado de la corteza electrónica. Empezaron los modelos atómicos para explicar la estructura del átomo: Thomson imaginó una esfera compacta de carga positiva en la que estaban incrustados los electrones. Rutherford, más sofisticado, propuso que el núcleo estaba formado por protones y neutrones, mientras que los electrones giraban alrededor en órbitas a la manera de un sistema solar diminuto.
Modelo atómico de Thomson
Modelo atómico de Rutherford

La irrupción de la cuántica desbarató el asunto: la dualidad onda-corpúsculo que convertía al electrón en materia y onda a la vez y el principio de incertidumbre que hablaba de probabilidad de encontrar un electrón en un espacio y tiempo determinados, algo imposible según el principio de indeterminación: si se mide con precisión el espacio aparece un error en la medida del tiempo, y viceversa. Estos errores son minúsculos a escala macromolecular, pero si descendemos al mundo atómico ¡eran mayores que el tamaño del átomo!

Aquí tenemos la famosa ecuación de Schrödinger. También las teorías de la hibridación, de los orbitales moleculares, etc. Todo un jaleo para descubrir lo más pequeño.

Porque ya sabréis que los protones, neutrones y electrones son divisibles en partículas más pequeñas, ¿no?

Según el modelo estándar las partículas elementales, que no indivisibles..., se agrupan en dos familias:
  1. Los quarks, que son partículas elementales cuyas combinaciones forman familias de partículas. No se encuentran en forma libre, sino asociados. Por ejemplo:
  • 3 quarks forman bariones (como el protón)
  • 1 quark y 1 anti-quark forman mesones.
  1. Los leptones, que son partículas muy ligeras que siempre interactúan mediante la fuerza nuclear débil y si tienen carga también mediante la interacción electromagnética, pero nunca sienten la interacción nuclear fuerte. Algunos ejemplos: electrón, muón, tau y neutrino.

¿Anti-quark? Sí. Existe la anti-materia: partículas elementales a sus correspondientes partículas excepto por la carga eléctrica y propiedades magnéticas opuestas. Al colisionar una partícula con su anti-partícula se aniquilan y su masa se transforma en un fotón de energía. Así, si un electrón colisiona con un positrón se genera un fotón de energía.

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