![\"\"](\"http:\/\/marcianos.com.mx\/wp-content\/uploads\/2008\/07\/oligoelemen.jpg\" "\\"oligoelemen\\"")
<\/p>\n\u00a0<\/p>\n
Las sustancias formadas por una sola clase de \u00e1tomos se llaman elementos qu\u00edmicos. La palabra \u201c\u00e1tomo\u201d procede del griego \u03b1\u03c4\u03bf\u03bc\u03bf\u03c2, que significa \u201cindivisible\u201d y el uso de la palabra \u201celemento\u201d sugiere que se ha llegado a los ladrillos b\u00e1sicos con los que est\u00e1 formada la materia. De hecho, esta es la imagen que se ten\u00eda a mediados del siglo XIX cuando se acu\u00f1aron estos t\u00e9rminos. Sin embargo, hoy sabemos que todo esto es falso, que los \u00e1tomos se pueden dividir y que, de esta manera, los elementos han dejado de ser verdaderamente elementales. Los f\u00edsicos contin\u00faan con esta nomenclatura aunque sea formalmente incorrecta, ya que, la costumbre, como dicen los juristas, no pocas veces rigen la jerga de las leyes.<\/p>\n
![\"671260397.jpg\"](\"http:\/\/www.ojocientifico.com\/wp-content\/671260397.jpg\")
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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 Ser\u00e1n as\u00ed los electrones<\/a>, los que tomaron la imagen dicen que s\u00ed<\/p>\n A todo esto y hablando de los \u00e1tomos, por fuerza, nos tenemos que acordar del electr\u00f3n<\/a> que da al \u00e1tomo su forma esf\u00e9rica. Son part\u00edculas cargadas el\u00e9ctricamente que se mueven alegremente alrededor del n\u00facleo. El electr\u00f3n<\/a> es muy ligero: su masa es solamente 1\/1.8836 de la del n\u00facleo m\u00e1s ligero (el hidr\u00f3geno). La carga el\u00e9ctrica del electr\u00f3n<\/a> es de signo opuesto a la del n\u00facleo, de manera que los electrones<\/a> est\u00e1n fuertemente atra\u00eddos hacia el n\u00facleo y se repelen mutuamente. Si la carga el\u00e9ctrica total de los electrones<\/a> en un \u00e1tomo iguala a la del n\u00facleo, para lo que generalmente se necesitan varios electrones<\/a>, se dice que el \u00e1tomo est\u00e1 en equilibrio o que es el\u00e9ctricamente neutro.<\/p>\n Un experimento realizado por cient\u00edficos del Centro de Viena para la Ciencia y Tecnolog\u00eda Cu\u00e1nticas ha demostrado que, en el mundo cu\u00e1ntico, la transici\u00f3n hacia el equilibrio t\u00e9rmico es m\u00e1s interesante y m\u00e1s complicada de lo que se pensaba.<\/p>\n Seg\u00fan destaca el trabajo, publicado en ‘Science’<\/em>, entre un estado ordenado inicial y un estado final estad\u00edsticamente mixto, puede emerger un “cuasi-estacionario estado intermedio”. Este estado intermedio ya exhibe algunas propiedades como el equilibrio, pero parte de las caracter\u00edsticas del estado inicial permanecen visibles durante un per\u00edodo de tiempo muy largo.<\/p>\n Este fen\u00f3meno se denomina “pre-termalizaci\u00f3n” y desempe\u00f1a un papel importante en diversos procesos de no equilibrio en la f\u00edsica cu\u00e1ntica. Podr\u00eda, por ejemplo, ayudarnos a comprender el estado del universo temprano.<\/p>\n La fuerza a la que obedecen los electrones<\/a>, la denominada fuerza electrost\u00e1tica o de Coulomb, es matem\u00e1ticamente bastante sencilla y, sin embargo, los electrones<\/a> son los responsables de las importantes propiedades de los \u201cenlaces qu\u00edmicos\u201d. Esto se debe a que las leyes de movimiento de los electrones<\/a> est\u00e1n regidas completamente por la \u201cmec\u00e1nica cu\u00e1ntica\u201d, teor\u00eda que se complet\u00f3 a principios del siglo XX. Es una teor\u00eda parad\u00f3jica y dif\u00edcil de entender y explicar, pero al mismo tiempo es muy interesante, fant\u00e1stica y revolucionaria. Cuando uno se introduce en las maravillas de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica es como si hiciera un viaje a un universo que est\u00e1 situado fuera de este mundo nuestro, ya que, las cosas que all\u00ed se ven, desdicen todo lo que dicta nuestro sentido com\u00fan de c\u00f3mo tiene que ser el mundo que nos rodea.<\/p>\n Sincronizaci\u00f3n perfecta, es una sinfon\u00eda<\/p>\n No solamente los electrones<\/a>, sino tambi\u00e9n los n\u00facleos at\u00f3micos y los \u00e1tomos en su conjunto obedecen y se rigen por la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica. La F\u00edsica del siglo XX empez\u00f3 exactamente en el a\u00f1o 1900, cuando el f\u00edsico alem\u00e1n Max Planck, escribi\u00f3 un art\u00edculo de ocho p\u00e1ginas y all\u00ed propuso una posible soluci\u00f3n a un problema que hab\u00eda estado intrigando a los f\u00edsicos durante a\u00f1os. Es el problema de la luz que emiten los cuerpos calentados a una cierta temperatura, y tambi\u00e9n la radiaci\u00f3n infrarroja emitida, con menos intensidad, por los objetos m\u00e1s fr\u00edos.<\/p>\n Estaban bien aceptados entonces que esta radiaci\u00f3n ten\u00eda un origen electromagn\u00e9tico y que se conoc\u00edan las leyes de la naturaleza que reg\u00edan estas ondas electromagn\u00e9ticas. Tambi\u00e9n se conoc\u00edan las leyes para el fr\u00edo y el calor, la as\u00ed llamada \u201ctermodin\u00e1mica\u201d, o al menos eso parec\u00eda. Pero si usamos las leyes de la termodin\u00e1mica para calcular la intensidad de la radiaci\u00f3n, el resultado no tiene ning\u00fan sentido. Los c\u00e1lculos nos dicen que se emitir\u00eda una cantidad infinita de radiaci\u00f3n en el ultravioleta m\u00e1s lejano, y, desde luego, esto no es lo que sucede. Lo que se observa es que la intensidad de la radiaci\u00f3n muestra un pico a una cierta longitud de onda caracter\u00edstica, y que la intensidad disminuye tanto para las longitudes mayores como para las longitudes menores. Esta longitud caracter\u00edstica es inversamente proporcional a la temperatura absoluta del objeto radiante (la temperatura absoluta se define por una escala de temperatura que empieza a 273 \u00baC bajo cero). Cuando a 1.000 \u00baC un objeto se pone al \u201crojo vivo\u201d, el objeto est\u00e1 radiando en la zona de luz visible.<\/p>\n El espectro electromagn\u00e9tico se extiende desde la radiaci\u00f3n de menor longitud de onda, como los rayos gamma<\/a> y los rayos X<\/a>, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagn\u00e9ticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio. Se cree que el l\u00edmite para la longitud de onda m\u00e1s peque\u00f1a posible es la longitud de Planck<\/a> mientras que el l\u00edmite m\u00e1ximo ser\u00eda el tama\u00f1o del Universo.<\/p>\n Lo que Planck propuso fue simplemente que la radiaci\u00f3n s\u00f3lo pod\u00eda ser emitida en paquetes de un tama\u00f1o dado. La cantidad de energ\u00eda de uno de esos paquetes, o cuantos, es inversamente proporcional a la longitud de la onda y, por lo tanto, proporcional a la frecuencia de la radiaci\u00f3n emitida. La sencilla f\u00f3rmula es:<\/p>\n E = h x v<\/p>\n Donde E es la energ\u00eda del paquete, v la frecuencia y h es una nueva constante fundamental de la naturaleza, la constante de Planck<\/a>. Cuando Planck calcul\u00f3 la intensidad de la radiaci\u00f3n t\u00e9rmica imponiendo esta nueva condici\u00f3n, el resultado coincidi\u00f3 perfectamente con las observaciones.<\/p>\n Poco tiempo despu\u00e9s, en 1905, Einstein<\/a> formul\u00f3 esta teor\u00eda de una forma mucho m\u00e1s tajante: el sugiri\u00f3 que los objetos calientes no son los \u00fanicos que emiten radiaci\u00f3n en paquetes de energ\u00eda, sino que toda la radiaci\u00f3n consiste en m\u00faltiplos de los paquetes de energ\u00eda de Planck. El pr\u00edncipe franc\u00e9s Louis-Victor de Broglie, d\u00e1ndole otra vuelta a la teor\u00eda, propuso que no s\u00f3lo cualquier cosa que oscila tiene una energ\u00eda, sino que cualquier cosa con energ\u00eda se debe comportar como una \u201conda\u201d que se extiende en una cierta regi\u00f3n del espacio, y que la frecuencia, v, de la oscilaci\u00f3n verifica la ecuaci\u00f3n de Planck. Por lo tanto, los cuantos asociados con los rayos de luz deber\u00edan verse como una clase de part\u00edculas elementales: el fot\u00f3n<\/a>. Todas las dem\u00e1s clases de part\u00edculas llevan asociadas diferentes ondas oscilatorias de campos de fuerza.<\/p>\n El curioso comportamiento de los electrones<\/a> en el interior del \u00e1tomo, descubierto y explicado por el famoso f\u00edsico dan\u00e9s Niels Bohr, se pudo atribuir a las ondas de De Broglie. Poco despu\u00e9s, en 1926, Erwin Schr\u00f6dinger descubri\u00f3 como escribir la teor\u00eda ondulatoria de Debroglie con ecuaciones matem\u00e1ticas exactas. La precisi\u00f3n con la cual se pod\u00edan realizar c\u00e1lculos era asombrosa, y pronto qued\u00f3 claro que el comportamiento de todos los objetos peque\u00f1os estaban exactamente determinados por la reci\u00e9n descubiertas \u201cecuaciones de onda cu\u00e1nticas\u201d.<\/p>\n Pocas dudas nos pueden caber a estas alturas de que la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica (de Planck) y, la Relatividad \u2013tanto especial como general- (de Einstein<\/a>), adem\u00e1s de ser las dos teor\u00edas m\u00e1s importantes de la F\u00edsica de nuestro tiempo, funcionan de tal forma que uno, cuando profundiza en sus predicciones y las compara con lo que ocurre en el Universo, no puede por menos que, asombrarse, al comprobar como unas mentes humanas han sido capaces de llegar a estos profundos pensamientos que nos acerca a la realidad de la Naturaleza, al mismo tiempo que nos aleja de nuestra propia realidad.<\/p>\n S\u00ed, est\u00e1n ah\u00ed pero, en realidad, no sabemos, a ciencia cierta, ni c\u00f3mo se formaron las galaxias<\/p>\n \u00bfQu\u00e9 encontraremos cuando sea posible verificar la Teor\u00eda de cuerdas? \u00bfQu\u00e9 hay m\u00e1s all\u00e1 de los Quarks? \u00bfSabremos alguna vez lo que es una singularidad<\/a>? \u00bfSer\u00e1 verdad la existencia de esa materia oscura<\/a> de la que tanto se habla? \u00bfPodremos al f\u00edn, encontrar esa fuente de energ\u00eda que tanto necesita la Humanidad para dar ese segundo paso hacia el futuro? \u00bfTendremos, acaso, alg\u00fan destino que no sea el de la irremisible extinci\u00f3n?<\/p>\n \u00a1Preguntas! Preguntas y m\u00e1s preguntas que no podemos contestar. Es desesperante estar inmersos en este\u00a0inmenso oc\u00e9ano de ignorancia. \u00bfCu\u00e1ndo sabremos? El el epitafio que Hilbert orden\u00f3 esculpir en su Tumba, nos lo promet\u00eda: “Tenemos que saber, sabremos”. Si,\u00a0\u00bfpero cu\u00e1ndo?<\/p>\n Lo cierto es que, 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 cuantica, los estados de energ\u00eda se considera que est\u00e1n cuantizados.\u00a0 La estad\u00edstica de Bose-Einstein<\/a><\/a> se aplica si cualquier n\u00famero 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 \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 Para bosones<\/a><\/a> id\u00e9nticos, la funci\u00f3n de ondas es siempre sim\u00e9trica.\u00a0 Si solo 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><\/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 <\/p>\n <\/p>\n 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, 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 que rigen el universo.<\/p>\n La relaci\u00f3n entre el esp\u00edn<\/a><\/a> y la estad\u00edstica de las part\u00edculas est\u00e1 demostrada por el teorema esp\u00edn<\/a><\/a>-estad\u00edstica. En un espacio de dos dimensiones es posible que\u00a0existan part\u00edculas (o cuasipart\u00edculas) con estad\u00edstica intermedia entre bosones<\/a><\/a> y fermiones<\/a><\/a>.\u00a0 Estas part\u00edculas se conocen con el nombre de aiones; 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.\u00a0 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 Debido al principio de exclusi\u00f3n<\/a><\/a> de Pauli es imposible que dos fermiones<\/a><\/a> ocupen el mismo estado cu\u00e1ntico (al contrario de lo que ocurre con los bosones<\/a><\/a>). Y, precisamente por eso, se degeneran electrones<\/a> y neutrones<\/a> dando lugar a la formaci\u00f3n de estrellas enanas blancas y de neutrones<\/a> que, encuentran la estabilidad frenando la fuerza de gravedad.<\/p>\n La condensaci\u00f3n de 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 forman una \u00fanica entidad (un super\u00e1tomo). Este efecto ha sido observado con \u00e1tomos de rubidio y litio. Este efecto (condensaci\u00f3n Bose-Einstein<\/a><\/a>), como ya habr\u00e9is podido suponer, es llamado as\u00ed en honor al f\u00edsico Satyendra Naht Bose (1.894-1.974) y de Albert Einstein<\/a><\/a>.<\/p>\n M\u00e1s reciente es la obtenci\u00f3n del Condensado de Bose-Einstein<\/a> (BEC); en este caso las bases te\u00f3ricas se postularon en la d\u00e9cada de los 20 en manos de Satyendra Nath Bose y Albert Einstein<\/a>. El primero describe ciertas reglas para determinar si dos fotones<\/a> deber\u00edan considerarse id\u00e9nticos o diferentes (Estad\u00edsticas de Bose) y Einstein<\/a> aplica dichas reglas a los \u00e1tomos intentando averiguar como se comportar\u00edan. As\u00ed, halla los efectos de que a muy bajas temperaturas los \u00e1tomos est\u00e1n al mismo nivel cu\u00e1ntico produciendo fen\u00f3menos como la superfluidez o la superconductividad.<\/p>\n Distribuci\u00f3n de momentos que confirma la existencia de un nuevo estado de agregaci\u00f3n de la materia<\/a>, el condensado de Bose-Einstein<\/a><\/a>. Datos obtenidos en un gas de \u00e1tomos de rubidio<\/a>, la coloraci\u00f3n indica la cantidad de \u00e1tomos a cada velocidad, con el rojo indicando la menor y el blanco indicando la mayor. Las \u00e1reas blancas y celestes indican las menores velocidades. A la izquierda se observa el diagrama inmediato anterior al condensado de Bose-Einstein<\/a><\/a> y al centro el inmediato posterior. A la derecha se observa el diagrama luego de cierta evaporaci\u00f3n<\/a>, con la sustancia cercana a un condensado de Bose-Einstein<\/a><\/a> puro. El pico no es infinitamente angosto debido al Principio de indeterminaci\u00f3n de Heisenberg<\/a>: dado que los \u00e1tomos est\u00e1n confinados en una regi\u00f3n del espacio, su distribuci\u00f3n de velocidades posee necesariamente un cierto ancho m\u00ednimo. La distribuci\u00f3n de la izquierda es para T > Tc (sobre 400 nanokelvins (nK)), la central para T < Tc (sobre 200 nK) y la de la derecha para T << Tc (sobre 50 nK).<\/p>\n \u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 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>.\u00a0 Si nos fijamos en todo lo que estamos hablando aqu\u00ed, nos daremos cuenta de que la mec\u00e1nica cu\u00b4\u00e7antica es extra\u00f1a y siendo f\u00e1cil comprender como forma un campo magn\u00e9tico la part\u00edcula cargada que gira, no resulta tan f\u00e1cil saber por qu\u00e9 ha de hacer lo mismo un neutr\u00f3n<\/a><\/a> descargado.<\/p>\n \u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Lo cierto es que ocurre as\u00ed. La prueba directa m\u00e1s evidente de ello 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.\u00a0 El magnetismo del neutr\u00f3n<\/a><\/a> sigue siendo un misterio; los f\u00edsicos sospechan que contiene cargas positivas y negativas equivalentes a cero, aunque por alguna raz\u00f3n desconocida, lograr crear un campo magn\u00e9tico cuando gira la part\u00edcula.<\/p>\n emilio silver<\/em><\/p>\n![\"\u00e1tomos](\"http:\/\/es.sott.net\/image\/image\/s5\/114230\/medium\/_tomos_ultrafr_os.jpg\" "\\"Clic")
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<\/p>\n\n![\"\"](\"http:\/\/upload.wikimedia.org\/wikipedia\/commons\/thumb\/6\/64\/Dualite.jpg\/300px-Dualite.jpg\")
<\/a><\/div>\n<\/div>\nImagen ilustrativa de la dualidad onda-part\u00edcula<\/strong>, en el cual se puede ver c\u00f3mo un mismo fen\u00f3meno puede tener dos percepciones distintas. Estas son las cosas que hacen de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica un “mundo” extra\u00f1o.<\/div>\n![\"\"](\"http:\/\/4.bp.blogspot.com\/-ERvzlfEuhMc\/TnqZrWFyJqI\/AAAAAAAAAWo\/PWGvOVwdKoE\/s640\/RELATIVIDAD+VS+CUANTICA.jpg\")
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<\/p>\n![\"condensado-bose-einstein\"](\"http:\/\/teresaversyp.com\/wp-content\/uploads\/2009\/08\/condensado-bose-einstein.jpg\" "\\"condensado-bose-einstein\\"")
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