{"id":19239,"date":"2024-06-08T07:13:54","date_gmt":"2024-06-08T06:13:54","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=19239"},"modified":"2024-06-08T07:13:20","modified_gmt":"2024-06-08T06:13:20","slug":"los-diminutos-y-misteriosos-objetos-que-conforman-la-materia","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2024\/06\/08\/los-diminutos-y-misteriosos-objetos-que-conforman-la-materia\/","title":{"rendered":"Los diminutos y misteriosos objetos que conforman la materia"},"content":{"rendered":"

\"Lo<\/p>\n

El electr\u00f3n<\/a> es poseedor de una carga el\u00e9ctrica negativa el prot\u00f3n<\/a> positiva; y, al girar el electr\u00f3n<\/a> o el prot\u00f3n<\/a> sobre su propio eje genera un campo magn\u00e9tico que denominamos esp\u00edn<\/a>. El esp\u00edn<\/a> proporciona una medida del momento angular intr\u00ednseco de toda part\u00edcula. A\u00f1adiendo el esp\u00edn<\/a> como un cuarto n\u00famero cu\u00e1ntico, se logr\u00f3 dar una explicaci\u00f3n m\u00e1s completa de las caracter\u00edsticas de los espectros de \u00e1tomos que poseen un solo electr\u00f3n<\/a>. Actualmente, la existencia del esp\u00edn<\/a> del electr\u00f3n<\/a> est\u00e1 confirmada por muchos resultados experimentales. Pronto, el concepto de esp\u00edn<\/a> se ampli\u00f3 a todas las part\u00edculas subat\u00f3micas, incluidos los protones<\/a>, los neutrones<\/a> y las antipart\u00edculas.<\/p>\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 \"Resultado<\/p>\n\n\n\n\n
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Ralph Kronig, f\u00edsico alem\u00e1n (1904-1996)<\/div>\n<\/td>\n
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Samuel Goudsmit, f\u00edsico holand\u00e9s (1902-1978)<\/div>\n<\/td>\n
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George Uhlenbeck, f\u00edsico holand\u00e9s (1900-1988)<\/div>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

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\"Teor\u00eda<\/p>\n

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Usualmente se ve c\u00f3mo la part\u00edcula gira sobre su eje, a semejanza de un trompo, o como la Tierra o el Sol, o nuestra galaxia o, si se me permite decirlo, como el propio universo. En 1.925, los f\u00edsicos holandeses George Eugene Uhlenbeck y Samuel Abraham Goudsmit aludieron por primera vez a esa rotaci\u00f3n de las part\u00edculas. \u00c9stas, al girar, generan un min\u00fasculo campo electromagn\u00e9tico; tales campos han sido objeto de medidas y exploraciones, principalmente por parte del f\u00edsico alem\u00e1n Otto Stern y el f\u00edsico norteamericano Isaac Rabi, quienes recibieron los premios Nobel de F\u00edsica en 1.943 y 1.944 respectivamente, por sus trabajos sobre dicho fen\u00f3meno.<\/p>\n

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\"Significado<\/p>\n

\u00a0El Sp\u00edn se mide en n\u00fameros mitad de las part\u00edculas<\/p>\n

Esas part\u00edculas (al igual que el prot\u00f3n<\/a>, el neutr\u00f3n<\/a> y el electr\u00f3n<\/a>), que poseen espines que pueden medirse en n\u00fameros mitad, se consideran seg\u00fan un sistema de reglas elaboradas independientemente, en 1.926, por Fermi<\/a> y Dirac; por ello, se las llama y conoce como\u00a0estad\u00edsticas Fermi-dirac<\/em>. Las part\u00edculas que obedecen a las mismas se denominan\u00a0fermiones<\/a><\/em>, por lo cual el prot\u00f3n<\/a>, el electr\u00f3n<\/a> y el neutr\u00f3n<\/a> son todos fermiones<\/a>.<\/p>\n

\"El<\/p>\n

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

Hay tambi\u00e9n part\u00edculas cuya rotaci\u00f3n, al duplicarse, resulta igual a un n\u00famero par. Para manipular sus energ\u00edas hay otra serie de reglas, ideadas por Einstein<\/a> y el f\u00edsico indio S. N. Bose. Las part\u00edculas que se adaptan a la\u00a0estad\u00edstica Bose-Einstein<\/a><\/em>\u00a0son\u00a0bosones<\/a><\/em>, como por ejemplo la part\u00edcula alfa<\/a>.<\/p>\n

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 esta teor\u00eda en vez de los de la mec\u00e1nica cl\u00e1sica. En estad\u00edstica cu\u00e1ntica, los estados de energ\u00eda se considera que est\u00e1n cuantizados. La estad\u00edstica de Bose-Einstein<\/a> se aplica si cualquier n\u00famero de part\u00edculas puede ocupar un estado cu\u00e1ntico dad. Dichas part\u00edculas (como dije antes) son bosones<\/a>, que tienden a juntarse.<\/p>\n

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\"Constante<\/p>\n

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Los bosones<\/a> tienen un momento angular\u00a0nh\/2\u03c0<\/em>, donde\u00a0n<\/em>\u00a0es cero o un entero, y\u00a0h<\/em>\u00a0es la constante de Planck<\/a>. Para bosones<\/a> id\u00e9nticos, la funci\u00f3n de ondas es siempre sim\u00e9trica. Si s\u00f3lo una part\u00edcula puede ocupar un estado cu\u00e1ntico, tenemos que aplicar la estad\u00edstica Fermi-Dirac y las part\u00edculas (como tambi\u00e9n antes dije) son los fermiones<\/a> que tienen momento angular\u00a0(n + \u00bd)h \/ 2\u03c0<\/em>\u00a0y cualquier funci\u00f3n de ondas de fermiones<\/a> id\u00e9nticos es siempre antisim\u00e9trica. La relaci\u00f3n entre el esp\u00edn<\/a> y la estad\u00edstica de las part\u00edculas est\u00e1 demostrada por el teorema esp\u00edn<\/a>-estad\u00edstica.<\/p>\n

 <\/p>\n

\"Espacio\"Espacio<\/p>\n

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El espacio euclidiano bidimensional o simplemente espacio bidimensional (tambi\u00e9n conocido como espacio 2D o plano euclidiano) es un\u00a0entorno geom\u00e9trico en el que se requieren dos valores (llamados par\u00e1metros) para determinar la posici\u00f3n de un elemento (es decir, punto) en el plano<\/b>.<\/p>\n<\/blockquote>\n

En un espacio de dos dimensiones es posible que haya part\u00edculas (o cuasipart\u00edculas) con estad\u00edstica intermedia entre bosones<\/a> y fermiones<\/a>. Estas part\u00edculas se conocen con el nombre de\u00a0aniones<\/em>; para aniones id\u00e9nticos, la funci\u00f3n de ondas no es sim\u00e9trica (un cambio de fase de +1) o antisim\u00e9trica (un cambio de fase de -1), sino que interpola continuamente entre +1 y -1. Los aniones pueden ser importantes en el an\u00e1lisis del efecto Hall cu\u00e1ntico fraccional y han sido sugeridos como un mecanismo para la superconductividad de alta temperatura.<\/p>\n

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\u00a0\"\"<\/p>\n

\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0<\/strong><\/p>\n

\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 El principio de exclusi\u00f3n<\/a> de Pauli y el cuarto n\u00famero cu\u00e1ntico, el spin<\/strong><\/p>\n

Debido al principio de exclusi\u00f3n<\/a> de Pauli, es imposible que dos fermiones<\/a> ocupen el mismo estado cu\u00e1ntico (al contrario de lo que ocurre con los bosones<\/a>). La condensaci\u00f3n Bose-Einstein<\/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>, en el que varios miles de \u00e1tomos dorman una \u00fanica entidad (un super\u00e1tomo). Este efecto ha sido observado con \u00e1tomos de rubidio y litio. Como ha habr\u00e9is podido suponer, la condensaci\u00f3n Bose-Einstein<\/a> es llamada as\u00ed en honor al f\u00edsico Saytendra Nath Bose (1.894 – 1.974) y a Albert Einstein<\/a>. As\u00ed que, el principio de exclusi\u00f3n<\/a> de Pauli tiene aplicaci\u00f3n no s\u00f3lo a los electrones<\/a>, sino tambi\u00e9n a los fermiones<\/a>; pero no a los bosones<\/a>.<\/p>\n

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\"Trayectorias\"Pr\u00e1ctica<\/p>\n

La rotaci\u00f3n forma el campo magn\u00e9tico<\/strong><\/p>\n

Si nos fijamos en todo lo que estamos hablando aqu\u00ed, es f\u00e1cil comprender c\u00f3mo forma\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> descargado. Lo cierto es que cuando un rayo de neutrones<\/a> incide sobre un hierro magnetizado, no se comporta de la misma forma que lo har\u00eda si el hierro no estuviese magnetizado. El magnetismo del neutr\u00f3n<\/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

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\u00a0\"\"<\/p>\n

Particularmente creo que, si el neutr\u00f3n<\/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> 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

Sea como fuere, la rotaci\u00f3n del neutr\u00f3n<\/a> nos da la respuesta a esas preguntas:<\/p>\n

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\"Antineutr\u00f3n:<\/p>\n

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\u00bfQu\u00e9 es el antineutr\u00f3n<\/a>? Pues, simplemente, un neutr\u00f3n<\/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> y el antiprot\u00f3n<\/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 para formar la antimateria, de la misma forma que las part\u00edculas corrientes forman la materia ordinaria.<\/p>\n

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\u00a0\"\"<\/p>\n

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Los investigadores, de la organizaci\u00f3n europea de investigaci\u00f3n nuclear (CERN), lograron atrapar 38 \u00e1tomos de hidr\u00f3geno de antimateria en una fracci\u00f3n de segundo, un tiempo que permite comenzar a estudiar su estructura. Esto supone un hito hist\u00f3rico ya que, seg\u00fan explica el especialista en Ciencia de la BBC, Jason Palmer, pese a que antes se hab\u00eda logrado producir anti-hidr\u00f3geno, en las ocasiones anteriores se destruy\u00f3 inmediatamente al entrar en contacto con la materia.<\/p>\n

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\"Proyecto<\/p>\n

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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\u00a0anti-deuter\u00f3n<\/em>. Desde entonces se ha producido el\u00a0antihelio 3<\/em>, y no cabe duda de que se podr\u00eda crear otros anti-n\u00facleos m\u00e1s complicados a\u00fan si se abordara el problema con m\u00e1s inter\u00e9s.<\/p>\n

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\"El<\/p>\n

El experimento ALPHA del CERN observa el color de la antimateria por primera vez<\/h1>\n

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, para tratar de encontrar alguna actividad inusual que delate interacciones materia-antimateria.<\/p>\n

No parece que dichas observaciones fuesen un \u00e9xito. \u00bfEs posible que el universo est\u00e9 formado casi enteramente por materia, con muy poca o ninguna antimateria? Y si es as\u00ed, \u00bfpor qu\u00e9? Dado que la materia y la antimateria son equivalente en todos los aspectos, excepto en su oposici\u00f3n electromagn\u00e9tica, cualquier fuerza que crease una originar\u00eda la otra, y el universo deber\u00eda estar compuesto de iguales cantidades de la una y de la otra.<\/p>\n

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