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Sobre la materia y sus estados y clases

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Sin categoría    ~    Comentarios Comments (10)

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Cuando hablamos de la Materia, todos pensamos en lo que por ella se entiende en lo cotidiano. El agua, una montaña, los árboles del bosque, las nubes, el Sol, los planetas y las Galaxias. Todo eso es lo que entendemos que está hecho de Materia.

Esa Materia, según nos enseñaron en primaria, se encuentran en tres estados: Sólido, líquido y gaseoso. Más tarde, a medida que hemos profundizado en los conocimientos del Universo, hemos podido aprender que, además, existe otro estado de la materia, el llamado plasma que, de hecho, es el estado más común en todo el Universo. Todas las estrellas están hechas de esta clase de materia, y, sólo en nuestra galaxia hay más de 100 mil millones de ellas.

Se dice que podría existir la materia extraña conformada sólo por Quarks. Ya sabemos que la materia normal, la que conocemos, y, de la que están hechas todas las cosas que podemos ver, como al principio dijimos, está construida por minúsculos objetos: Partículas elementales que se llaman Quarks y Leptones.

Hay otra familia de partículas, algo más complejas, llamadas Hadrones y que se dividen en dos ramas: Los Bariones = a protones, neutrones y los hyperones Lambda, Sigma, cascada y Omega menos.Los Mesones = a pión positivo y neutro (+ y o ), kaón positivo, negativo y neutro (+, -, y o), y eta.

Los protones, como sabeis, son los que junto a los neutrones forman los núcleos, por eso se les conoce también por nucleones. La estructura hadrónica está basada ahora en el modelo de Gell-Mann de quark, introducido en 1964. Los bariones están formados por tres quarks y los mesones por dos, un quark y un antiquark. Un Protón por ejemplo está formado por dos quark up y uno down (uud), mientras que el neutrón, está constituido por un quark up y dos quarks down.

Los mesones, están formados por dos, un quark y un anti-quark. Así quedamos enterados de la misión que tienen los Quarks, construir protones, neutrones, piones, kaones, etc.

Así, no podemos considerar a los Hadrones como partículas elementales, sino que, en realidad, las verdaderamente elementales son los Quarks y los Leptones.

Los leptones, forman una familia de tres miembros: electrón, muón y partícula tau, todas acompañadas de su correspondiente neutrino, electrónico, muónico y tauónico.

De estas infinitesimales partículas elementales, Quarks y Leptones, está conformada toda la materia que conocemos, la que podemos ver, la materia radiante y luminosa.

Hay otra clase de materia, esa que se ha dado en llamar la materia oscura. Nadie sabe aún, a ciencia cierta ni lo que es, ni de qué está conformada, donde se germinó, y, donde puede estar. Se sospecha que se encuentra extendida por todo el Universo, ya que, a la velocidad que se expande el Universo no tiene otra explicación. La fuerza de gravedad que genera esa Materia Oscura, es enorme y, se podría decir que, supone un 90 por 100 de toda la materia del Universo. Sin embargo, otras observaciones nos vienen a decir que, las galaxias se alejan las unas de las otras a más velocidad de lo que sería de esperar, debido a que, la materia presente en un universo cercano las atrae con su Gravedad.

Pero es curioso que, en relación a éste punto, tengamos que retroceder al Big Bang para buscar una explicación plausible del origen de esa extraña materia (si finalmente existe). Resulta que según la tasa de expansión de Hubble, la materia salió disparada en el Big Bang a velocidades increíblemente grandes, de tal manera que, nunca, se podrían haber formado las estrellas y las Galaxias. Allí, en aquellos acontecimientos primeros del Universo, estaba presente una fuerza que impidió el alejamiento de la materia, la retuvo en el lugar idóneo para darle tiempo a que se formaran las primeras estrellas 300.000 años despues del Big Bang. La “Materia Oscura” estaba presente, es la responsable de que la materia luminosa o radiante, no escapara y pudiera formar estrellas y Galaxias. ¿Será en verdad así?

De esta forma, se llega a la conclusión de que, la primera materia que se formó en el Universo, fue precisamente, esa materia oscura que nadie encuentra ni sabe lo que es. Sólo se sabe que el Universo se mueve bajo su influencia y las Galaxias se alejan las unas de las otras al ritmo que la fuerza Gravitatoria generada por la Materia Oscura. Eso si en verdad, no es la materia de otro universo vecino la que con la Gravedad que genera, es la responsable de lo que podemos observar y a lo que, en verdad, no encontramos explicación.

Ya tenemos todas las clases de materia que conocemos (y, suponemos), la Bariónica que emite luz y nos deja que la veámos, y la materia oscura que, no genera ninguna radiación y permanece invisible al ojo humano.

Pero, sin embargo, aparte de la materia biológica orgánica que nos conforma a nosotros, la materia viva y pensante ( que será objeto de un comentario aparte), existe lo que determinamos como la materia viva y la materia “inerte”.

Habría mucho que hablar de lo que se tiene y considera por materia inerte. La materia, por muy “inerte” que sea, está activa, y, conformada por los mismos materiales, átomos y moléculas que la materia viva. Sólo varía en su conformación y estructura. Así que la materia del Universo, es toda regida por las mismas leyes y las mismas constantes universales.

La materia, lo que consideramos materia, en cada  momento a lo largo del espacio y del tiempo, ocupará el lugar y el estado que le ha tocado en esa precisa etapa. Sin embargo, las transiciones de fases, están ahí y, en lo que llamamos evolución (bien interna o externa)., Hoy son una cosa y mañana serán otra muy distinta, ya que, las energías presentes en el Universo las transforman.

Hay que pensar que nosotros mismos, estamos hechos de materiales complejos de los llamados inertes que, se fabricaron en las estrellas. La explosión de una Supernova lanzó esos materiales al espacio cosmológico y, esa Nebulosa llegó hasta nuestra región de la Vía Láctea para formar nuestro Sistema Solar, dentro de él, surgió la Tierra hace 4.500 Millones de años, y, muy rápidamente, unos 3.500 0 4.000 Millones de años contados desde hoy hacia atrás en el tiempo, surgió la vida, esa primera célula que fue capaz de dividirse en dos, replicarse. Ese fue el comienzo de una aventura que aún no ha terminado. La Evolución de la vida.

Ahora sí, somos conscientes de SER, podemos estar hablando aquí de todas estas cuestiones, y, sin embargo, el proceso que nos queda por recorrer es aún muy largo y costoso. Tenemos la misión genética de llegar a n uestro lugar de origen. ¡ Las estrellas ! ese es el Destino de la Humanidad.

No es difícil intuir que, todo lo que en el universo, ocupe un lugar en el espaciotiempo, es materia, luz congelada, energía, y, nosotros, no somos nada diferentes. Hubo una explosión, la densidad y la temperatura tenían el espacio tiempo comprimidos, no existían. Sin embargo, la expansión hizo que los fotones liberados hicieran el Universo transparente, se unieron los Quarks para formar protones y neutrones que formaron núcleos que, al ser rodeados por electrones  construyeron átomos que, unidos, formaron moléculas y células y al fín, la materia que conformaron estrellas y Galaxias, y, muchísimo tiempo después, a partir de la “materia inerte” en un “insignificante” planeta que llamamos Tierra, aparecimos nosotros, fruto de la materia evolucionada.

Ahora, miles de millones de años después desde aquella primera célula que supo replicarse, unos seres que se denominan Humanos, tratan de desvelar los secretos del Universo, y, en unos pocos miles de años, han llegado conseguir kmuchas de las respuestas que sus ancestros no supieron contestar y, en la actualidad, están tratando de desvelar los misterios de la materia misma y de los mecanismos de los que se vale el Universo para que, pueda ser tal como lo podemos observar y, sobre todo, para obtener una explicación consistente de cómo hemos podido llegar a ser conscientes a partir de la amteria orgánica inerte.

Creo que estamos pretendiendo saber, sobre aquello que el Universo nos quiere ocultar, ya que, si lo sabemos todo, ¿qué nos quedaría?

Salvo mejor parecer.


  1. Informe: El corredor Valentino Rossi de MotoGP toma en Fórmula 1, impresiona | .:: MrCoi Blog ::., el 29 de enero del 2010 a las 20:15

    […] Sobre la materia y sus estados y clases : Blog de Emilio Silvera V. […]

 

  1. 1
    gerardo perez
    el 12 de enero del 2010 a las 16:42

    estimado don Emilio cuando dejas de escribir un dia ¿no te zumban los oidos? yo ese dia siento que me falta algo. en cuanto a tu excelente articulo (como todos) y sin el afan de faltar  el respeto ¿las primeras estrellas a los 300 mil años? ¿no fueron a los 200 millones? te recuerdo que el contenido  de tus articulos y comentarios son sin duda referencia bibliografica. un fuerte y cordial abrazo.

    Responder
  2. 2
    emilio silvera
    el 13 de enero del 2010 a las 7:57

    Amigo Gerardo, esta mañana me has hecho reir de lo lindo, y, sobre todo, llevas toda la razón, las prisas nunca han sido buenas y menos para ciertos asuntos que, como este que aquí tratamos, deben ser muy atinados y precisos. Efectivamente, las primeras estrellas surgieron (según el consenso general) a los 200 millones de años.

    Esta claro que habrá que estar más atentos, gracias amigo por el aviso que, como bien dices, por aquí se asoman muchos que quieren saber y, dar un dato equivocado  los puede confundir lo que está lejos de mi intencion en este lugar.

    Un abrazo.

    Responder
  3. 3
    hugo luchetti
    el 13 de enero del 2010 a las 15:14

    SE VE QUE LAS PARTICULAS

    salidas del plasma o gas supercaliente hacen lo que se necesita… Tal vez lo hacen del mismo modo en que los semidioses griegos o cualquier clase de dioses o energìas animadas explican, en los mitos, la formaciòn del Universo o las luchas entre las tinieblas y la luz.  En verdad, la ciencia habla ahora de energìa oscura pero todos los mitos hablan de ella. El “Ein sof” hebreo es la tiniebla que engendra la luz. Vulcano era un dios el fuego que representa a la naturaleza, no olvidemos que la Tierra es un horno que fabrica metales, minerales, etc. POR CADA NECESIDAD un DIOS. POr cada necesidad una PARTICULA. Zeus lleva un rayo en la mano, ¿aprenderemos a manejar la energìa a ese nivel…? 

    Responder
  4. 4
    Zephyros
    el 15 de marzo del 2011 a las 12:35

    Emilio, una pregunta que no tenía claro donde poner y lo hago en este tema referente a la materia.
     
    Al margen de las estrellas de neutrones donde podemos encontrar (supongo) cantidad de materia únicamente formada por neutrones apiñados y creando un fuerte campo gravitatorio, mi pregunta es si se ha conseguido o intentado crear núcleos atómicos únicamente a base de neutrones, sin protones ni electrones orbitando, es decir, al menos tener un conjunto de varios neutrones  juntos formando una estructura estable que al ser del tamaño de un núcleo atómico se pudiera “manejar”, por ejemplo (este mal llamado núcleo atómico) que estuviera formado por N neutrones y fuera estable…
     
    No encuentro el motivo para que no se pueda dar, pero seguro que lo hay. El caso es que tendríamos un “pedacito de materia” pesada pero pequeña a la cual no le afectaría la interacción electromagnética.
     
    Siempre oigo hablar o leo sobre protones individuales. ¿se podría tener un racimo?
     
    Gracias

    Responder
  5. 5
    emilio silvera
    el 15 de marzo del 2011 a las 16:03

    ¡Núcleos de Neutrones! Una idea original que la tenemos plasmada en realidad a mayor escala. En las estrellas de Neutrones que, bien mirado son como enormes núcleos de neutrones de 6 – 12 Km de radio y una densidad del orden de mil millones de toneladas por cm3 (= 1015 gr/cm3). Aunque la cifra pueda parecer descabellada pero en realidad es solamente unas pocas veces superior a la densidad de un núcleo.
     
    Veamos que el núcleo (como todos sabemos) está formado por protones y neutrones que están rodeados por una nube de electrones que son los que forman la corteza del átomo. Sabemos que la fuerza de Gravedad, incide de manera despreciable en las partículas elementales y, siendo así, no podemos esperar que esta fuerza llegue a comprimer el átomo hasta dejar un nucleo mde neutrones al fusionar protones con electrones. Eso sólo ocurre en las estrellas de neutrones donde la Fuerza de Gravedad sí ejerce toda su enorme fuerza para poder lograrlo.
    Ahora podemos dar una explicación a Zephyros a su primera pregunta:
    Resulta válido explicar por qué no existen núcleos formados sólo por neutrones que se mantengan ligados por el efecto atractivo de la fuerza nuclear, evitando la repulsión electromagnética propia de los protones. La respuesta, desgraciadamente, no es intuitiva. Se basa en un fenómeno puramente cuántico, característico de estos sistemas microscópicos, que se conoce como el principio de exclusión de Pauli. Este indica que si tenemos un neutrón en un estado de energía dado y existe otro estado de energía menor al que no puede acceder por estar ya ocupado por otros neutrones, entonces el neutrón decaerá en un protón al estado de energía menor con la emisión simultánea de un electrón y un neutrino. Evita así el que se pueda formar el núcleo de neutrones.

    Así que, núcleos de sólo neutrones no hemos podido ver ninguno y, según parece, las leyes físicas impiden que se puedan formar. Sin embargo, en una estrella de Neutrones, la fuerza de la gravedad, consigue unir protones y electrones hasta convertirlos en neutrones que, precisamente, por el principio de exclusión de Pauli, se degeneral (protestan) y son capaces de frenar la fuerza gravitatoria quedando así conformada la estrella de neutrones que, de alguna manera, podría representar aunque más grande) el núcleo de neutrones que Zehyros nos apunta.
    En cuanto a los protones individuales, si se puede tener un racimo que, generalmente llaman haces de protones, y, son los que lanzan por el LHC a velocidades cercanas a la de la Luz para que choquen con un haz que corre en sentido contrario. Hay buenos métodos para aislar protones para poder hacer estos experimentos.
    La simple pregunta del amigo Zephyros en relación al núcleo de neutrones, es un quebradero de cabeza de los muchos que nos ofrecen las nada fáciles leyes de la Naturaleza, ya sabemos que es difícil aventurarse en el mundo de lo muy pequeño y, cuando llegamos allí, nos encontramos con escenas incomprensibles que sólo pueden ser explicadas por las matemáticas que no todos comprendemos bien.
    El problema de la imposibilidad de núcleos de neutrones sin protones, está, precisamente en el hecho de que la Gravedad, como sabemos, tiene poco incidencia en los objetos pequeños y, siendo así, nunca se podrán formar núcleos de neutrones, sería algo que estaría fuera de las reglas naturales y, siendo así, la posibilidad es nula (creo).
    Sabemos también que la mayoría de los núcleos atómicos contienen más neutrones que protones. Los protones se encuentran tan juntos en el interior de un núcleo tan pequeño que se deberían repeler entre sí muy frecuentemente por tener todos la misma carga eléctrica de carga positiva. Sin embargo, se mantienen estrechamente unidos debido a que la fuerza electromagnética es menor potente que la nuclear fuerte.
    En fin, nos desviamos del tema, así que, aquí lo dejo.

    El estudio de los pulsares binarios ha permitido medir las masas de varias estrellas de neutrones, resultando valores cercanos a 1.4 masas solares. Aunque todavía está por realizarse una medición del radio de una estrella de neutrones, los modelos teóricos indican valores entre 6 y 12 kilómetros. Esto implica densidades del orden de mil millones de toneladas por centímetro cúbico (= 1015 gm/cm< sup=””>): esta cifra puede parecer descabellada pero en realidad es solamente unas pocas veces superior a la densidad de un núcleo atómico. Una estrella de neutrones es pues un núcleo atómico del tamaño de una ciudad.<>
    El estudio de los pulsares binarios ha permitido medir las masas de varias estrellas de neutrones, resultando valores cercanos a 1.4 masas solares. Aunque todavía está por realizarse una medición del radio de una estrella de neutrones, los modelos teóricos indican valores entre 6 y 12 kilómetros. Esto implica densidades del orden de mil millones de toneladas por centímetro cúbico (= 1015 gm/cm< sup=””>): esta cifra puede parecer descabellada pero en realidad es solamente unas pocas veces superior a la densidad de un núcleo atómico. Una estrella de neutrones es pues un núcleo atómico del tamaño de una ciudad.<>vv
    El estudio de los pulsares binarios ha permitido medir las masas de varias estrellas de neutrones, resultando valores cercanos a 1.4 masas solares. Aunque todavía está por realizarse una medición del radio de una estrella de neutrones, los modelos teóricos indican valores entre 6 y 12 kilómetros. Esto implica densidades del orden de mil millones de toneladas por centímetro cúbico (= 1015 gm/cm< sup=””>): esta cifra puede parecer descabellada pero en realidad es solamente unas pocas veces superior a la densidad de un núcleo atómico. Una estrella de neutrones es pues un núcleo atómico del tamaño de una ciudad.<>

    Responder
  6. 6
    Zephyros
    el 15 de marzo del 2011 a las 16:49

    Muchas gracias Emilio, es curioso cómo la Naturaleza o “lo que sea” ha dispuesto unas únicas interacción dominante en cada tramo sin solapamiento al mismo nivel, es decir, hay una gran distancia entre las interacciones fuerte, electromagnética y gravitatoria (la débil para mí sigue siendo la rara del grupo, parece que come aparte y “juega” con la estadística de desintegración…).
     
    La pregunta viene a colación de crear materia “especial” a nivel macroscópico que pudiese ignorar el electromagnetismo, cosa que no vendría mal para atravesar los objetos por ejemplo siempre que se pudiera establecer una estructura molecular sin esta interacción (una vez leí una frase tuya sobre este efecto). Creo que o no las hemos descubierto o la Naturaleza ha sido poco generosa en cuanto al nº de interacciones creadas. Supongo que obedece a unos de esos principios de mínimos que tanto aparecen en la física y que no es otra cosa que hacer lo máximo con lo mínimo.
     
    Por que no deja de ser curioso que tengamos materia no afectada por electromagnetismo y sin embargo no tengamos materia no afectada por gravitación, que ese sería otro aspecto a comentar. Porque en electromagnetismo encontramos atracción, rechazo e indiferencia (neutrones), mientras en gravitación sólo atracción. Hablo de lo más cercano a nosotros: lo macroscópico.
     
    Una derivada de este tema podría ser preguntarnos ¿por qué 4 interacciones? de hecho al principio sólo se conocían 2 y fue el hecho de profundizar en lo más profundo de la materia cuando se detectaron las otras dos. No se si alguien está planteando algún tipo de interacción más salvo la repulsión gravitatoria que a eso sí se le está dando vueltas, o algún tipo de interacción producida por energía o materia oscura que ni siquiera hemos detectado.
     
    Bueno, seguiremos dando vueltas, estaba divagando
     
    Gracias de nuevo!

    Responder
  7. 7
    emilio silvera
    el 16 de marzo del 2011 a las 8:08

    La Gravitación de repulsión, es decir, de efectos contrarios a los que conocemos, como tantas otras cuestiones, ha sido estudiada e incluso hay quien habla de la posibilidad de que a ciertas densidades colosales de la materia como en el Big Bang la energia potencial gravitatoria pasaria a ser positiva,y se generaria una fuerza repulsiva.
    Mas alla de cierta distancia (a densidad constante de la materia del espacio)la fuerza gravitatoria pasaria a ser repulsiva tambien.
    Otros, dicen cosas como esta:
    “La gravedad es el resultado de la acción que producen dos fuerzas a la vez (ondas electromagnéticas de atracción y ondas electromagnéticas de repulsión). Ambas actúan como una sola onda de doble polaridad, por este motivo definimos la gravedad como el resultado de ondas electromagnéticas de doble polaridad, es decir, que cada onda genera dos efectos distintos y contrapuestos a la vez, el efecto de atracción por una parte y el efecto de repulsión por otra.
    Hoy se dice que la gravedad está compuesta por una sola fuerza, como se dice también que la electricidad es solamente una corriente de electrones, pero lo cierto es que la gravedad es algo más que esto. La gravedad son dos fuerzas en una. Lo mismo sucede con la electricidad, ya que dos polaridades, dos signos de diferente polaridad, dos partículas totalmente opuestas entre sí, son las que forman esta energía. Así, la gravedad es una fuerza basada en dos fuerzas contrapuestas, en dos efectos diferentes entre sí.”
    Sabemos que en la Naturaleza, casi todo gira alrededor de dos fuerzas contrapuestas que, finalmente, nos trae el equilibrio: Los polos del imán, la batalla que durante miles de millones de años se produce en las estrellas para que sean estables, entre la radiación de fusión y la Gravedad, la una tiende a exoandir la estrella y la otra a contraerla, así, se llega a un punto intermedio de estabilidad.
    Claro que, no sabemos (al menos no lo hemos podido comprobar) que la Gravedad actúe de la misma manera, hasta el momento, sólo hemos podido captar el efecto atractivo de la gravedad entre los cuerpos con masa, la versión positiva, no se ha podido “ver”. La Gravedad es negativa como el electrón, y, la que podría clasificarse como repulsiva, sería positiva como el positrón. Algunos han llegado a comentar que algo de ello, algunos vestigios fugaces de su presencia, pueden estar por ahí. Sin embargo, nada seguro se ha podido comprobar.
    Algunos siguen para decir que:
    “Hemos descubierto que el electromagnetismo y la gravedad son dos caras del mismo fenómeno. En los cuerpos que generan gravedad, no se puede separar la fuerza electromagnética de la fuerza gravitatoria; por ejemplo, las ondas electromagnéticas tienen solamente una polaridad, mientras que las ondas de gravedad tienen doble polaridad. Esto explica que la Tierra o cualquier cuerpo que genera gravedad, se comporte como un campo magnético. Así que la gravedad no es solo una fuerza como hoy entendemos, sino dos fuerzas en una (la fuerza de atracción y la fuerza de repulsión).
    En la superficie de la Tierra solo podemos comprobar la fuerza de atracción, con el peso, la caída de los objetos o la propia atracción que podemos experimentar cuando saltamos o nos caemos desde cierta altura, la fuerza de atracción proviene del centro de la Tierra, por ejemplo: la caída de los aviones, el deslizamiento de las aguas o el peso de las masas, todas estas fuerzas están relacionadas con la atracción que desarrolla la gravedad, pero también en la parte opuesta del campo de gravedad de la Tierra y de todos los cuerpos que generan gravedad se produce una fuerza opuesta a la fuerza de atracción que conocemos hoy.
    Esta fuerza es la que desarrolla el movimiento de rotación de los planetas, cuando esas ondas de repulsión se enfrentan con las ondas del mismo signo que genera el Sol. Esto justifica que, en verdad, la gravedad esté formada por dos fuerzas ( la atracción y la repulsión de las masas).”
    En realidad, la Interacción Gravitatoria es, en muchos aspectos, misteriosa. No sabemos muy bien hasta dónde llegan sus poderes y en cuántas formas se presenta. Incluso hablamos de las ondas gravitatorias que tienen su fuente en agujeros negros gigantes que, envian mensajes que no sabemos leer. Puede ser que, la Gravedad, sea uno de los temas más difíciles que debemos resolver. Ya sabemos lo que supone carecer de ella en los viajes espaciales o tenerla en demasía en planetas gigantes. Debemos buscar la manera de equilibrar esas situaciones y, para eso, no estaría mal saber que la Gravedad repulsiva existe y poder así, de alguna manera, graduar ambos aspectos (atractivo y repulsivo) para conseguir el equilibrio ideal en cada circunstancia.
    Y, desde luego, crear Gravedad allí donde esté ausente, no creo que sea demasiado difícil. Se me han ocurrido algunos caminos para hacerlo posible pero, ya sabeis, incluso Registrar eso, requiere que vendamos la casa.
    Un saludo.

    Responder
  8. 8
    valentina sierra
    el 5 de marzo del 2013 a las 23:53

    huy no eso  no basta no se especifica bien  bien las clases  de la materia

    Responder
    • 8.1
      emilio silvera
      el 6 de marzo del 2013 a las 6:42

      Amiga Valentina:
      Cietamente, eso no basta. Sin embargo, en un lugar como este, exponer lo que la materia es…, resulta casi imposible por muchísimas razones que, en la mente de todos están. La materia es mucho, mucho, muchísimo más y, en lo que a mí concierne, ¡ya me gustaría saberlo!
      Saludos cordiales.

      Responder

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