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Átomos ¿Es la física cuántica otro universo?

Átomos ¿Es la física cuántica otro universo?

Oscar Fernandez
Oscar Fernandez
6 minutos de lectura
Mecánica cuántica

La mecánica cuántica es la rama de la física que estudia la naturaleza a escalas espaciales pequeñas, que respuesta más corta, ¿verdad?, hola de nuevo como siempre os pido que seáis curiosos y que utilicéis esa parte vuestra tan necesaria, como es, la imaginación, la ciencia es lógica y pruebas, pero sin esos dos conceptos, curiosidad e imaginación es muy difícil entender lo que juntos vamos a repasar y aprender a partir de ahora, pero vamos a empezar "por el principio".

Átomo

Átomo

La palabra Átomo se remonta a la época de la antigua Grecia, al menos hasta donde sabemos. Su significado, "que no se puede cortar, indivisible" y su padre por decirlo de alguna forma 😎, y para que nos suene, Demócrito de Abdera, que fue discípulo de Leucipo de Mileto, a ellos se les debe el hecho de llamar átomo a las partículas qué según él, eran las partículas más pequeñas.

Te puedes preguntar por qué te explico esto, bueno un poco de historia nunca viene mal y creo que el reconocimiento a las personas que han contribuido de forma directa o indirecta a llenar nuestra "olla de conocimiento" son merecedores de ello y quien sabe, quizás tu nombre sea uno de ellos. 😉

Buenooo, volvamos al presente, el átomo es microscópico, piensa que todo lo que nos rodea, todo incluso nosotros estamos formados por materia y la materia está compuesta por unas partículas llamadas átomos, a su vez el átomo también está compuesto por partículas más pequeñas llamadas partículas subatómicas, se compone de un núcleo formado por protones, que contienen una carga positiva y los neutrones como su nombre nos indica no tienen carga, son neutros, esa es la base y a su alrededor girando los electrones de carga negativa😵.Ufffffff.

Un poco más despacio Oscar😅.

Ahora, teniendo esta base podemos comenzar a hablar de los elementos que forman los átomos, debemos recordar que da igual el número de electrones o de neutrones que contengan los elementos, lo que les hará diferentes formando otro tipo de elemento son el número de protones.

Tabla periódica

😁Uyyy casi se me pasa, para saber que es un elemento tenemos una tabla, la tabla periódica, en ella están ordenados todos los elementos que por ahora conocemos, piensa que la tabla que ahora veras, comenzó con cuatro "elementos" básicos, seguro que te suenan de algo 🤓, tierra, aire, agua y fuego, 😋 a día de hoy todavía nos suena estos elementos, más que nada porque durante siglos se creyó ciegamente en que eran los elementos primordiales, la base de todo y los utilizaban los curandero, los magos, los druidas, en cartas sobre adivinación, astrología...

Pero durante todo este tiempo ha evolucionado algo, la verdad, que si lo analizas es una verdadera obra de arte y de paciencia, ya lo dice el dicho, la paciencia la madre de las ciencias. 🤭

Cada elemento tiene un numerito el llamado número atómico, el cual nos indica el número de protones de cada elemento, de esta manera se ordenan los elementos comenzando por 1 protón, el primer elemento, el hidrógeno, 2 protones... y así sucesivamente hasta completar nuestra tabla actual de elementos.

Recuerda que su número de protones nos indica que elemento es, ejemplo, un átomo con 80 protones es el mercurio, quitarle 1 protón y será oro.

Tabla periódica
tabla periódica de elementos

Metales, no metales, y metaloides.

Los elementos que componen la tabla están divididos en tres grandes grupos, no metales, metales y metaloides.

La clasificación en los grupos metales y no metales es una forma básica de hacerlo, y es cierto, que no nos indica la propiedad al completo de los elementos, por este motivo se colocan los metales en el lado izquierdo y los no metales en el derecho, dejando así, en el medio, esos elementos que llamamos metaloides que son estos últimos, los que se observan propiedades de ambos grupos.

Recuerdas, en el primer artículo nombramos un ejemplo, el Galio, un metal muy especial, " no podía pasar la oportunidad de volverlo a mencionar"😆, si como yo eres padre o tienes la oportunidad de enseñárselo a alguna persona que no conozca su facultad de convertirse en liquido con el calor de tus manos, intenta conseguirlo y veras su cara. 😎

Elemento Galio
Elemento Galio

Hasta aquí más o menos bien ¿verdad? 🙄, durante tiempo se pensaba que las partículas más pequeñas eran nuestros queridos átomos, con su núcleo formado por protones y neutrones, pero en 1964 dos físicos, Murray Gell Man y George Zweig, cada uno por su lado, propusieron la existencia de partículas subatómicas conocidas como quarks.

Representación gráfica quark
representación gráfica quark

En el mundo de la física existen dos tipos de fermiones, los quarks y los leptones.

Fermiones, los quarks

Los quarks son las partículas de las cuales están hechas los protones y los neutrones.

Los quarks interactúen libremente con las 4 fuerzas bases de la física cuantifica, la física elemental, fuerza gravitatoria, fuerza electromagnética, fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil.

Ahora viene cuando se lía un poquiiito más 🤓, con el descubrimiento de los quarks vino acompañado el descubrimiento de sus "6 sabores" y no, no es fresa, nata o chocolate se les denomina de esta forma para diferenciar sus propiedades.

representación de los 6 sabores del quark

Estarás conmigo en que los físicos son únicos en poner nombres😏, aquí van, "arriba", "encanto", "cima", "abajo", "extraño", "fondo", si exacto los 6 sabores, sus nombres tienen un porqué, os lo menciona para que de momento os vaya sonando, habrá más oportunidades para hablar de ellos.

Fermiones, los Leptones

Los leptones son partículas, "por decirlo de alguna manera", más solitarias.

A diferencia de lo que sucede con los quarks, estas partículas no pueden interactuar con la interacción nuclear fuerte o sea que no se pueden combinar entre ellos, hay solo dos tipos, los que tienen carga y los que no. El electrón es el que más "conocemos"🤭 por decirlo de alguna forma😄, al menos el más escuchado. SI, el electrón es un leptón, otro de los leptones con carga es el muon, en mucho más masivo que el electrón, pero su vida es muy corta, tan solo 0.000002 s.

Dentro de los leptones con carga, nos queda mencionar al leptón tau, esta es un partícula, rara, es muy masiva, sabes que no me gusta poner muchos datos pero  lo que me importa de momento es que entiendas o al menos rocemos la comprensión de lo que forma toda la materia y como interactúan los elementos  para poder seguir explicando un poco más y más, hasta que sin darte cuenta te veras sumergido en un mundo nuevo y alucinaras con tus propias reflexiones y dejaras volar tu imaginación, imagina pues que pudieras estar en el principio de todo de la creación, pues amigo, lo vas a estar, vamos a viajar en el tiempo y lo vas a ver en tu cabeza, en tu imaginación y ya queda menos para ese momento, tan solo recuerda; "La paciencia es la madre de las ciencias".

Neutrinos

Los tres famosos leptones sin carga son los llamados neutrinos, hay tres tipos los electrónicos, muónicos y los tauónicos, un dato curioso es que cada segundo atraviesan 65.000 millones de neutrinos tu piel.

Nombres de Leptones

Bosones

Recuerdas que te comenté que había 4 fuerza fundamentales, la gravedad, el electromagnetismo, fuerza nuclear fuerte y fuerza nuclear débil, pues bien, el bosón es la partícula que trasmite las fuerzas de interacción entre los fermiones.

Conocemos 6 bosones, Gluon, Fotón, Bosón Z, Bosón W+, Bosón W- y Bosón de Higgs y los podemos emparejar de la siguiente forma:

El fotón es el responsable de las fuerzas electromagnéticas y es la única que podemos ver directamente. Si no piensa en la luz, la luz no es más que millones de fotones en una misma frecuencia.

Gluon se parece mucho en sus características al fotón, sin carga, sin masa... lo relacionamos directamente con la fuerza nuclear fuerte.

Bosones W-, Z, W+ estos últimos los emparejamos con la fuerza nuclear débil.

Hoy ha sido más duro, quizás de lo normal, pero necesario y te repito, que no es mi intención aburrirte, pero os aseguro que valdrá la pena, recordar "el saber no ocupa lugar" pero como Alberto nos enseñó, el (espacio- tiempo) están siempre unidos, con un poco de tu tiempo y tu ordenador o portátil como espacio, seguiremos llenando nuestra olla de conocimiento. 😉