{"id":11369,"date":"2019-12-01T06:18:02","date_gmt":"2019-12-01T05:18:02","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=11369"},"modified":"2019-12-01T06:18:59","modified_gmt":"2019-12-01T05:18:59","slug":"%c2%bfque-es-el-principio-de-exclusion-de-pauli-4","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2019\/12\/01\/%c2%bfque-es-el-principio-de-exclusion-de-pauli-4\/","title":{"rendered":"\u00bfQue es el principio de exclusi\u00f3n de Pauli?"},"content":{"rendered":"
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\u00ab Esos peque\u00f1os objetos que forman la materia<\/a><\/h2>\n<\/div>\n
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Lo incomprensinble es que comprendamos la Naturaleza. Razon\u00f3 <\/a>Einstein<\/a><\/a> \u00bb<\/div>\n<\/div>\n
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“El principio de exclusi\u00f3n<\/a><\/a> de Pauli<\/strong> es un principio cu\u00e1ntico<\/a> enunciado por Wolfgang Ernst Pauli<\/a> en 1925<\/a>. Establece que no puede haber dos fermiones<\/a><\/a> con todos sus n\u00fameros cu\u00e1nticos<\/a> id\u00e9nticos (esto es, en el mismo estado cu\u00e1ntico<\/a> de part\u00edcula individual) en el mismo sistema cu\u00e1ntico ligado.\u00a0Formulado inicialmente como principio, posteriormente se comprob\u00f3 que era derivable de supuestos m\u00e1s generales: de hecho, es una consecuencia del teorema de la estad\u00edstica del spin<\/a>.<\/p><\/blockquote>\n<\/div>\n

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Debido al principio de exclusi\u00f3n<\/a><\/a> de Pauli, es imposible que dos fermiones<\/a><\/a> ocupen el mismo cu\u00e1ntico (al contrario de lo que ocurre con los bosones<\/a><\/a>). La condensaci\u00f3n Bose-Einstein<\/a><\/a> es de importancia fundamental para explicar el fen\u00f3meno de la superfluidez. A temperaturas muy bajas (del orden de 2\u00d710-7<\/sup> K) se puede formar un condensado de Bose-Einstein<\/a><\/a>, en el que varios miles de \u00e1tomos dorman una \u00fanica entidad (un s\u00faper-\u00e1tomo). Este efecto ha sido observado con \u00e1tomos de rubidio y litio.”<\/p>\n

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\"Imagen\"Imagen\"Resultado<\/p>\n<\/blockquote>\n

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\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Condensado de Bose-Einstein<\/a><\/a><\/p>\n

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Como ha habr\u00e9is podido suponer, la condensaci\u00f3n Bose-Einstein<\/a><\/a> es llamada as\u00ed en honor al f\u00edsico Satyendra Nath Bose (1.894 \u2013 1.974) y a Albert Einstein<\/a><\/a>. As\u00ed que, el principio de exclusi\u00f3n<\/a><\/a> de Pauli tiene aplicaci\u00f3n no s\u00f3lo a los electrones<\/a>, sino tambi\u00e9n a los fermiones<\/a><\/a>; pero no a los bosones<\/a><\/a>.<\/p>\n

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\"http:\/\/www.mpe.mpg.de\/410729\/orbits3d_small_gif.gif\"<\/p>\n

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Las reglas de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica tienen que ser aplicadas si queremos describir estad\u00edsticamente un sistema de part\u00edculas que obedece a reglas de \u00e9sta teor\u00eda en vez de las de la mec\u00e1nica cl\u00e1sica.\u00a0 En estad\u00edstica cu\u00e1ntica, los estados de energ\u00eda se considera que est\u00e1n cuantizados.\u00a0 La estad\u00edstica de Bose-Einstein<\/a><\/a> se aplica si cualquier de part\u00edculas puede ocupar un estado cu\u00e1ntico dado. Dichas part\u00edculas (como dije antes) son los bosones<\/a><\/a> que, tienden a juntarse.<\/p>\n

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\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Los bosones<\/a><\/a> tienen un momento angular n h \/ 2p, donde n es cero o un entero y h es la constante de Planck<\/a><\/a>.\u00a0 bosones<\/a><\/a> id\u00e9nticos, la funci\u00f3n de ondas es siempre sim\u00e9trica.\u00a0 Si solo una part\u00edcula puede ocupar un cu\u00e1ntico, tenemos que aplicar la estad\u00edstica Fermi-Dirac y las part\u00edculas (como tambi\u00e9n antes dije) son los fermiones<\/a><\/a> que tienen momento angular (n+\u00bd) h\/2p y cualquier funci\u00f3n de ondas de fermiones<\/a><\/a> id\u00e9nticos es siempre antisim\u00e9trica.<\/p>\n

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\"http:\/\/farm5.static.flickr.com\/4140\/4745204958_afd02b2486.jpg\"<\/p>\n

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La mejor teor\u00eda para explicar el mundo subat\u00f3mico naci\u00f3 en 1928 cuando el te\u00f3rico Paul Dirac combin\u00f3 la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica con la relatividad<\/a><\/a> especial para explicar el comportamiento del electr\u00f3n<\/a>. El resultado fue la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica relativista, que se transform\u00f3 en un ingrediente primario en la teor\u00eda cu\u00e1ntica de campos. Con unas pocas suposiciones y unos ajustes ad-hoc, la teor\u00eda cu\u00e1ntica de campos ha probado ser suficientemente poderosa para formar la base del modelo est\u00e1ndar de las part\u00edculas y las fuerzas.<\/p>\n

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\"\"\"Resultado<\/p>\n

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\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0El campo magn\u00e9tico de las estrellas de neutrones<\/a><\/p>\n

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Si nos fijamos en todo lo que estamos hablando aqu\u00ed, es f\u00e1cil comprender c\u00f3mo \u00a0 un campo magn\u00e9tico la part\u00edcula cargada que gira, pero ya no resulta tan f\u00e1cil saber por qu\u00e9 ha de hacer lo mismo un neutr\u00f3n<\/a><\/a> descargado. Lo cierto es que cuando un rayo de neutrones<\/a> incide sobre un hierro magnetizado, no se comporta de la misma que lo har\u00eda si el hierro no estuviese magnetizado. El magnetismo delneutr\u00f3n<\/a><\/a> sigue siendo un misterio; los f\u00edsicos sospechan que contiene cargas positivas y negativas equivalente a cero, aunque por alguna raz\u00f3n desconocida, logran crear un campo magn\u00e9tico cuando gira la part\u00edcula.<\/p>\n

Particularmente creo que, si el neutr\u00f3n<\/a><\/a> tiene masa, si la masa es energ\u00eda (E = mc2<\/sup><\/em>), y si la energ\u00eda es electricidad y magnetismo (seg\u00fan Maxwell), el magnetismo del neutr\u00f3n<\/a><\/a> no es tan extra\u00f1o, sino que es un aspecto de lo que en realidad es materia. La materia es la luz, la energ\u00eda, el magnetismo, en\u00a0 definitiva, la fuerza que reina en el universo y que est\u00e1 presente de una u otra forma en todas partes (aunque no podamos verla).<\/p>\n

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\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 La rotaci\u00f3n del neutr\u00f3n<\/a><\/a> nos da la respuesta a esas preguntas:<\/p>\n

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\u00bfQu\u00e9 es el antineutr\u00f3n<\/a><\/a>? Pues, simplemente, un neutr\u00f3n<\/a><\/a> cuyo movimiento rotatorio se ha invertido; su polo sur magn\u00e9tico, por decirlo as\u00ed, est\u00e1 arriba y no abajo. En realidad, el prot\u00f3n<\/a><\/a> y el antiprot\u00f3n<\/a><\/a>, el electr\u00f3n<\/a> y el positr\u00f3n, muestran exactamente el mismo fen\u00f3meno de los polos invertidos.<\/p>\n

Es indudable que las antipart\u00edculas pueden combinarse formar la antimateria, de la misma que las part\u00edculas corrientes forman la materia ordinaria.<\/p>\n

La primera demostraci\u00f3n efectiva de antimateria se tuvo en Brookhaven en 1.965, donde fue bombardeado un blanco de berilio con 7 protones<\/a> BeV y se produjeron combinaciones de antiprotones y antineutrones, o sea, un antideuter\u00f3n<\/em>. entonces se ha producido el antihelio 3<\/em>, y no cabe duda de que se podr\u00eda crear otros antin\u00facleos m\u00e1s complicados a\u00fan si se abordara el problema con m\u00e1s inter\u00e9s.<\/p>\n

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Pero, \u00bfexiste en realidad la antimateria? \u00bfHay masas de antimateria en el universo? Si las hubiera, no revelar\u00edan su presencia a cierta distancia. Sus efectos gravitatorios y la luz que produjeran ser\u00edan id\u00e9nticos a los de la materia corriente. Sin embargo, cuando se encontrasen las masas de las distintas materias, deber\u00edan ser claramente perceptibles las reacciones masivas del aniquilamiento mutuo resultante del encuentro. As\u00ed pues, los astr\u00f3nomos observan especulativamente las galaxias, tratar de encontrar alguna actividad inusual que delate interacciones materia-antimateria.<\/p>\n

La verdad es que, el momento, el \u00e9xito ha sido nulo y la antimateria, si existi\u00f3 alguna vez, qued\u00f3 destru\u00edda en esos primeros momentos del Big Bang<\/a><\/a> y, desapareci\u00f3 debido a que, la materia bari\u00f3nica era algo mayor que la antimateria, es decir, hab\u00eda m\u00e1s protones<\/a> que antiprotones.<\/p>\n

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Los f\u00edsicos hablan de antipart\u00edcula y se est\u00e1n refiriendo a una part\u00edcula subat\u00f3mica que tiene la misma masa que otra part\u00edcula y valores iguales pero opuestos de otra propiedad o propiedades. Por ejemplo, la antipart\u00edcula del electr\u00f3n<\/a> es el positr\u00f3n, que tiene una carga positiva igual en m\u00f3dulo a la carga negativa del electr\u00f3n<\/a>. El antiprot\u00f3n<\/a><\/a> tiene una carga negativa igual al m\u00f3dulo de la carga positiva del prot\u00f3n<\/a><\/a>. El neutr\u00f3n<\/a><\/a> y el antineutr\u00f3n<\/a><\/a> tienen momentos magn\u00e9ticos con signos opuestos en relaci\u00f3n con sus espines. La existencia de antipart\u00edculas es predicha por la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica relativista.<\/p>\n

Cuando una part\u00edcula y su antipart\u00edcula colisionan ocurre la aniquilaci\u00f3n. La antimateria consiste en materia hecha de antipart\u00edculas. Por ejemplo, el antihidr\u00f3geno consiste en un antiprot\u00f3n<\/a><\/a> con un positr\u00f3n orbitando. El antihidr\u00f3geno ha sido creado artificialmente en laboratorio. El espectro del antihidr\u00f3geno deber\u00eda ser id\u00e9ntico al del hidr\u00f3geno y, precisamente por eso, es tan dif\u00edcil para los astr\u00f3nomos localizar antimateria (si es que la hay).<\/p>\n

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Parece que el Universo est\u00e1 formado mayoritariamente de materia (ordinaria) y la explicaci\u00f3n de la ausencia de grandes cantidades de antimateria debe ser incorporada en\u00a0 modelos cosmol\u00f3gicos que requieren el uso de teor\u00edas de gran unificaci\u00f3n de las part\u00edculas elementales.<\/p>\n

Y, a todo esto, no debemos olvidarnos de la otra materia, esa que llamamos oscura y que, en realidad, deja al descubierto nuestra inmensa ignorancia, ya que, todo el Universo est\u00e1 empapado de ella, y, sin embargo, a\u00fan no hemos sido capaces de discernir lo que dicha materia oscura<\/a><\/a> pueda ser, como se form\u00f3, o de qu\u00e9 est\u00e1 hecha y c\u00f3mo se gener\u00f3 en el Universo, en verdad es un gran misterio qur todos los Astr\u00f3nomos del mundo persiguen incansables.<\/p>\n

Ahora se habla de otras dimensiones, y, nuestro cerebro est\u00e1 conformado en tres espaciales y una temporal ( la relatividad<\/a><\/a> especial) y, desde luego, nos cuesta \u201cver\u201d dimensiones m\u00e1s altas y no podemops crear en nuestras mentes im\u00e1genes que nos lleven a 5, 10, 11 o cualquier de dimensiones que est\u00e1n fuera de nuestro alcance mental pero, las matem\u00e1ticas nos dicen que podr\u00edan muy bien existir y, para ello, han ideado una hermosa Teor\u00eda del Todo que llaman de supercuerdas o Teor\u00eda M.<\/p>\n

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\"File:Calabi-Yau.png\"<\/p>\n

Por mucho que esforzamos nuestra imaginaci\u00f3n, visualizar esas dimensiones extra\u2026 \u00a1No ser\u00e1 nada f\u00e1cil! Nuestro mundo es tridimensional m\u00e1s el Tiempo que, desde Einstein<\/a><\/a>, es la cuarta dimensi\u00f3n, Sin embargo, aunque con la numerolog\u00eda se trabaja con m\u00e1s dimensiones, y, los f\u00edsicos de cuerdas logran que la Cu\u00e1ntica y la Relatividad (lo peque\u00f1o y l\u00f1o grande) se junten sin alborotos, en la realidad cotidiana, donde las matem\u00e1ticas quedan fuera, esas dimensiones m\u00e1s altas\u2026 \u00a1No se ven por ninguna parte!<\/p>\n

Seg\u00fan los f\u00edsicos, si es verdad que dichas dimensiones est\u00e1n ah\u00ed, \u00bfno podr\u00eda esa materia y energ\u00eda oscura estar alojada en alguna de ellas? Tengo un registrado en la Sociedad de Autores cient\u00edficos que, precisamente se refiere a eso, a que la materia oscura<\/a><\/a> pueda estar fuera de nuestra visi\u00f3n y que no la podamos detectar precisamente por no tenerla a la vista, y, mediante fluctuaciones del vac\u00edo, esa cantidad ingente de materia oscura<\/a><\/a> deja pasar a los gravitones<\/a><\/a>, los bosones<\/a><\/a> intermediarios de la fuerza de Gravedad, que llegan a nuestro propio espacio, a nuestras dimensiones, y, se deja sentir haciendo que las galaxias se alejen las unas de las otras a mayor velocidad de lo que lo har\u00edan si la \u00fanica materia presente fuese la Bari\u00f3nica.<\/p>\n

En fin, amigos, es tanto lo que no sabemos que, mejor ser\u00e1 la b\u00fasqueda de \u00e9ste y de otros misterios que, como el de la masa de las part\u00edculas, a\u00fan se nos escapa y tenemos que construir maravillas como el LHC para tratar de que responda a nuestras preguntas.<\/p>\n

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\"Resultado\"Resultado\"Resultado\"Resultado\"Resultado\"Resultado<\/p>\n

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\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0Una m\u00e1quina gigantesca que quiere viajar hasta las cuerdas vibrantes<\/p>\n

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Pero, una cosa es cierta, nuestra osad\u00eda que nos lleva a comentar sobre cosas que no llegamos a comprender y, como por ejemplo, los taquiones, son simplemente objetos creados en nuestra inagotable imaginaci\u00f3n. Los taquiones, si lo record\u00e1is, son part\u00edculas hipot\u00e9ticas que viajan a mayor velocidad que la de la luz y, seg\u00fan la teor\u00eda electromagn\u00e9tica, una part\u00edcula cargada que viaja a trav\u00e9s de un medio con velocidad mayor que la de la luz en ese medio emite radiaci\u00f3n Cherenkov y, un taqui\u00f3n cargado emitir\u00e1 radiaci\u00f3n Cerenkov incluso en el vac\u00edo.<\/p>\n

Claro que, por el momento no se han detectado part\u00edculas con esas caracter\u00edsticas y, si llegan a hacer acto de presencia, \u00bfqu\u00e9 hacemos con la relatividad<\/a><\/a> especial de Einstein<\/a><\/a> que nos dice que nada en nuestro Universo podr\u00e1 ir a m\u00e1s velocidad que la luz?<\/p>\n

\u00a1Es un serio problema! Mejor que el dichoso Taqui\u00f3n no aparezca.<\/p>\n

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Por otra parte, nunca podremos dejar de sorprendernos cuando nos sumergimos en el \u201cuniverso\u201d de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica y en el mundo subat\u00f3mico de las part\u00edculas. El 18 abril 2012, investigadores del Instituto Kavli de TU Delft y de la Fundaci\u00f3n FOM han logrado una primera detecci\u00f3n de part\u00edculas Majorana. Etore Majorana fue un brillante f\u00edsico italiano que llev\u00f3 a cabo sus investigaciones en los a\u00f1os treinta del siglo pasado, ahondando en la teor\u00eda cu\u00e1ntica y como una part\u00edcula especial que podr\u00eda existir, una part\u00edcula que ser\u00eda en s\u00ed misma su propia antipart\u00edcula: el fermi\u00f3n<\/a> de Majorana. Eso sit\u00faa a part\u00edcula en la frontera entre materia y antimateria.<\/p>\n

\u00bfSer\u00e1 cierto aquello de que, todo lo que podamos imaginar se puede convertir en realidad\u2026 \u00a1con el paso del tiempo!<\/p>\n

emilio silvera<\/em><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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