{"id":9710,"date":"2020-07-03T08:10:22","date_gmt":"2020-07-03T07:10:22","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=9710"},"modified":"2020-07-03T07:10:44","modified_gmt":"2020-07-03T06:10:44","slug":"la-fisica-de-particulas-y-las-interacciones-fundamentales-2","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2020\/07\/03\/la-fisica-de-particulas-y-las-interacciones-fundamentales-2\/","title":{"rendered":"La f\u00edsica de part\u00edculas y las interacciones fundamentales"},"content":{"rendered":"

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El hombre se ha preguntado durante largo tiempo, “\u00bfde qu\u00e9 est\u00e1 hecho el mundo?” Dem\u00f3crito de Abdera nos hablaba del “\u00e1tomo” y Emp\u00e9docles de “elemenmtos”, otros, se refer\u00edan a la sustancia c\u00f3smica a la que llamaban Ylem, aquella “semilla” primera que dar\u00eda lugar a la venida de la materia. \u00bfNo ser\u00e1 el Ylem, lo que hoy llaman materia oscura<\/a>?<\/p>\n

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\"Leptones\"\"<\/p>\n

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Ahora sabemos que, no s\u00f3lo nuestro mundo, sino todo el inmenso Universo, est\u00e1 hecho de peque\u00f1os objetos infinitesimales a las que hemos denominado part\u00edculas sub-at\u00f3micas y que forman varias familias. Unas son m\u00e1s elementales que otras y seg\u00fan, a qu\u00e9 familia pertenezcan, atienden o se rigen por una u otra fuerza elemental.<\/p>\n

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\"Resultado<\/p>\n

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“Esquema de principios de siglo XX para un \u00e1tomo de\u00a0helio<\/a>, mostrando dos\u00a0protones<\/a>\u00a0(en rojo), dos\u00a0neutrones<\/a>\u00a0(en verde) y dos\u00a0electrones<\/a>.”<\/p>\n<\/blockquote>\n

\"\"<\/p>\n

Son los constituyentes fundamentales de toda la materia del Universo (por lo menos de toda la materia conocida y que podemos detectar formando estrellas y mundos, galaxias o seres vivos). Hemos podido llegar a saber que, de esas briznas de materia se forman los n\u00facleos que, rodeados de electrones<\/a> conforman los \u00e1tomos de la materia.<\/p>\n

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\"Cu\u00e1les<\/p>\n

Los grupos de \u00a0\u00e1tomos conforman las mol\u00e9culas que son las unidades fundamentales de los compuestos qu\u00edmicos pero, comencemos por los n\u00facleos at\u00f3micos:<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

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Muchas son las veces que aqu\u00ed mismo he podido explicar, que los quarks<\/a> u y d se hallan en el interior de los nucleones<\/a> y, por tanto, su habitat est\u00e1 en los n\u00facleos at\u00f3micos donde se encuentran confinados y, en realidad, no intervienen directamente \u00a0en las propiedades de los n\u00facleos. Sin embargo, no podemos olvidar que la fuerza nuclear fuerte<\/a> est\u00e1 ah\u00ed reteniendo a los Quarks por medio de losGgluones<\/a> y, eso hace que, el n\u00facleo sea estable.<\/p>\n

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\"Particulas<\/p>\n

Los n\u00facleos at\u00f3micos constituyen un tipo de materia que, aisladamente, de forma individual (si exceptuamos el prot\u00f3n<\/a>), siempre est\u00e1n en ambientes muy energ\u00e9ticos, por ejemplo, en el interior de las estrellas. En nuestro entorno terr\u00e1queo, es raro encontrar n\u00facleos aislados, sino parcial o totalmente confinados dentro de los \u00e1tomos.<\/p>\n

Sabemos que el n\u00famero de espec\u00edmenes at\u00f3micos es limitado, existiendo ciertas razones para suponer que hacia el n\u00famero at\u00f3mico 173 los correspondientes n\u00facleos ser\u00edan inestables, no por razones intr\u00ednsecas de inestabilidad “radiactiva” nuclear, sino por razones relativistas. Ya se\u00f1al\u00e9 en otros escritos que, el n\u00famero de especies at\u00f3micas, naturales y artificiales, es de unos pocos miles, en cambio, el n\u00famero de mol\u00e9culas conocidas hasta ahora comprenden unos pocos millones de espec\u00edmenes, aumentando continuamente el n\u00famero de ellas gracias a la s\u00edntesis que se lleva a cabo en numerosos laboratorios repartidos por todo el mundo.<\/p>\n

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\"Qu\u00e9<\/p>\n

Una mol\u00e9cula es una estructura, con individualidad propia, constituida por un conjunto de n\u00facleos y sus \u00a0electrones. La mol\u00e9cula m\u00e1s sencilla es la de Hidr\u00f3geno que tiene dos electrones<\/a>, hasta las m\u00e1s complejas como las de las prote\u00ednas, con muchos miles de ellos, existen toda una gama de varios millones. Esta extraordinaria variedad de especies moleculares contrasta con la de las especies nucleares e incluso at\u00f3micas.<\/p>\n

\"Mol\u00e9cula\"MOLECULAS<\/p>\n

\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0Mol\u00e9cula de Agua<\/p>\n

\"Determinacion\"Nitr\u00f3geno<\/p>\n

\"Modelo\"SilanoSilicio<\/p>\n

Desde el punto de vista de la informaci\u00f3n, las especies moleculares la poseen en mucho mayor grado que las nucleares o at\u00f3micas. Dejando aparte los n\u00facleos, la informaci\u00f3n que soportan los \u00e1tomos se podr\u00eda atribuir a la distribuci\u00f3n de su carga el\u00e9ctrica, y en particular a los electrones<\/a> m\u00e1s d\u00e9bilmente ligados. Concretando un poco m\u00e1s, se podr\u00eda admitir que la citada informaci\u00f3n la aportan los orbitales at\u00f3micos, pues son precisamente estos orbitales los que introducen diferencias “geom\u00e9tricas” entre los diferentes electrones<\/a> “corticales”.<\/p>\n

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\"Las<\/p>\n

Las part\u00edculas forman \u00e1tomos, los \u00e1tomos mol\u00e9culas y las mol\u00e9culas sustancias y cuerpos que est\u00e1n hechos por la diversa variedad de elementos que conforma la materia conocida y que, en definitiva, s\u00f3lo son Quarks y Leptones-<\/p>\n

\"Leptones<\/p>\n

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“Durante el paso del tiempo una de las mayores inc\u00f3gnitas de la humanidad es saber de qu\u00e9 estamos hechos.\u00a0Muchas filosof\u00edas antiguas cre\u00edan eran un conjunto de elementos como el agua, el aire, el fuego y la tierra por mencionar algunos. Hoy en d\u00eda los f\u00edsicos creen que estamos formados por doce part\u00edculas fundamentales los\u00a0quarks\u00a0y\u00a0leptones<\/a>.”<\/p>\n

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\"IFCA<\/p>\n

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Con los Quarks formados en tripletes se forman los protones<\/a> y neutrones<\/a> que son los nucleones<\/a> situados en el n\u00facleo de los \u00e1tomos (Hadrones de la rama barionica), otros hadrones<\/a> llamados mesones<\/a> est\u00e1n hechos de un Quarks y un antiquark y sus funciones son otras.<\/p>\n

Los quarks<\/a> y leptones<\/a> como part\u00edculas fundamentales (se cree)\u00a0 no tienen infraestructura y no se puede descomponer en part\u00edculas m\u00e1s peque\u00f1as.\u00a0Estos interact\u00faan a trav\u00e9s de cuatro fuerzas para formar as\u00ed el universo que lo conocemos hoy en d\u00eda.<\/p>\n

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\"Interacciones<\/p>\n

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\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0Part\u00edculas mediadoras de la fuerza nuclear d\u00e9bil<\/a><\/p>\n

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\"Logran<\/p>\n

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La primera imagen que se logr\u00f3 de la part\u00edcula de luz: El Fot\u00f3n, la part\u00edcula mediadora de todas las interacciones electromagn\u00e9ticas del Universo.<\/p>\n

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\"Glu\u00f3n\"Glu\u00f3n<\/p>\n

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Los Quarks est\u00e1n confinados dentro de los nucleones<\/a> (Protones y Neutrones= retenidos por la part\u00edcula mediadora llamada Glu\u00f3n (en la segunda imagen se ve la muestra).<\/p>\n

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\"El<\/p>\n

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El esquivo Gravit\u00f3n (si existe), no ha podido ser encontrado, se cree que al ser la Gravedad la m\u00e1s d\u00e9bil de las cuatro fuerzas fundamentales\u00a0 su part\u00edcula mediadora el Gravit\u00f3n es de escala infinitesimal y dif\u00edcil de detectar.<\/p>\n

Estas doce part\u00edculas elementales a su vez est\u00e1n mediadas por los intercambios de otro tipo de part\u00edculas que pueden referirse como mediadores de fuerza, de estos se conocen cuatro tipos: el \u201cglu\u00f3n\u201d, \u201cfot\u00f3n\u201d, \u201cgravit\u00f3n<\/a>\u201d y \u201cbosones<\/a> d\u00e9biles\u201d. Aunque en realidad, el gravit\u00f3n<\/a>\u00a0a\u00fan no ha sido confirmado experimentalmente\u00a0, pero muchos f\u00edsicos asumen que existe este mediador.<\/p>\n

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\"fuerzas-fundamentales-5\"<\/p>\n

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\"carga\"carga<\/p>\n

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Como un n\u00facleo y un electr\u00f3n<\/a> que se atraen entre s\u00ed debido a sus cargas el\u00e9ctricas, los quarks<\/a> se combinan entre s\u00ed por sus cargas de color\u00a0.\u00a0La fuerza que la mayor\u00eda de los f\u00edsicos creen que los quarks<\/a> son los bloques de construcci\u00f3n fundamentales que componen el universo, no se ha observado un quark<\/a> aislado por s\u00ed mismo. Esto es debido a la naturaleza a fuerte es una fuerza que act\u00faa entre cargas de color.\u00a0Al igual que hay dos tipos de cargas el\u00e9ctricas, hay tres tipos de cargas de color \u201crojo\u201d, \u201cazul\u201d y \u201cverde\u201d, an\u00e1logos a los colores primarios de la luz.<\/p>\n

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\"F\u00edsica<\/p>\n

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Ahora bien si conoces la teor\u00eda de los\u00a0colores elementales de la luz\u00a0, se puede recordar que la superposici\u00f3n de los tres colores elementales termina con el blanco.\u00a0Esta es la raz\u00f3n por la cual un prot\u00f3n<\/a> y un neutr\u00f3n<\/a> est\u00e1n formados por tres quarks<\/a>.\u00a0En un prot\u00f3n<\/a> y un neutr\u00f3n<\/a>, un quark<\/a> tiene un color rojo, otro tiene un color azul y la tercera uno tiene unie ha tenido \u00e9xito en\u00a0aislar un quark<\/a>, a este fen\u00f3meno se llama el confinamiento quark<\/a>.<\/p>\n

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\"Obstinados<\/p>\n

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“La\u00a0tabla peri\u00f3dica de los elementos<\/strong>\u00a0es una disposici\u00f3n de los\u00a0elementos qu\u00edmicos<\/a>\u00a0en forma de\u00a0tabla<\/a>, ordenados por su\u00a0n\u00famero at\u00f3mico<\/a>\u00a0(n\u00famero de\u00a0protones<\/a>),2<\/a><\/sup>\u200b por su\u00a0configuraci\u00f3n de electrones<\/a><\/a>\u00a0y sus\u00a0propiedades qu\u00edmicas<\/a>. Este ordenamiento muestra\u00a0tendencias peri\u00f3dicas, como elementos con comportamiento similar en la misma columna.<\/em><\/p>\n

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\"Mendeleev<\/p>\n

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Dmitri Mendel\u00e9yev<\/a>\u00a0public\u00f3 en 1869\u00a0la primera versi\u00f3n de tabla peri\u00f3dica<\/a>\u00a0que fue ampliamente reconocida. La desarroll\u00f3 para ilustrar tendencias peri\u00f3dicas en las propiedades de los elementos entonces conocidos, al ordenar los elementos bas\u00e1ndose en sus\u00a0propiedades qu\u00edmicas<\/a>,7<\/a><\/sup>\u200b si bien\u00a0Julius Lothar Meyer<\/a>, trabajando por separado, llev\u00f3 a cabo un ordenamiento a partir de las\u00a0propiedades f\u00edsicas<\/a>\u00a0de los\u00a0\u00e1tomos<\/a>.8<\/a><\/sup>\u200b Mendel\u00e9yev tambi\u00e9n pronostic\u00f3 algunas propiedades de\u00a0elementos entonces desconocidos<\/a>\u00a0que anticip\u00f3 que ocupar\u00edan los lugares vac\u00edos en su tabla. Posteriormente se demostr\u00f3 que la mayor\u00eda de sus predicciones eran correctas cuando se descubrieron los elementos en cuesti\u00f3n.”<\/p>\n

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\"Resultado<\/a><\/div>\n<\/div>\n
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“Los\u00a0elementos transur\u00e1nicos<\/strong>\u00a0(conocidos tambi\u00e9n como\u00a0elementos transur\u00e1nidos<\/strong>) son\u00a0elementos<\/strong>\u00a0qu\u00edmicos con n\u00famero at\u00f3mico mayor que 92, el n\u00famero at\u00f3mico del\u00a0elemento<\/strong>\u00a0uranio.”<\/div>\n
Estos elementos son artificiales y no se encuentran en estado natural en la Naturaleza.\u00a0\u00a0El nombre de trans-ur\u00e1nidos significa “m\u00e1s all\u00e1 del uranio”.<\/div>\n<\/div>\n
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“De los elementos con\u00a0n\u00famero at\u00f3mico<\/a>\u00a0entre 1 hasta 92, todos a excepci\u00f3n de cuatro (43<\/sub>Tc<\/a>,\u00a061<\/sub>Pm<\/a>,\u00a085<\/sub>At<\/a>, y\u00a087<\/sub>Fr<\/a>) se pueden detectar f\u00e1cilmente en ciertas cantidades en la Tierra, teniendo una vida estable, o unos\u00a0is\u00f3topos<\/a>\u00a0de\u00a0vida media<\/a>\u00a0relativamente larga, o se generan como\u00a0subproductos<\/a>\u00a0del\u00a0uranio<\/a>. Todos los elementos con gran n\u00famero at\u00f3mico tienen una probabilidad alta de haber sido generados de forma artificial, otros son extremadamente raros y por lo tanto han sido descubiertos mediante investigaciones cient\u00edficas, y otros por el contrario no han existido anteriormente, como el\u00a0plutonio<\/a>\u00a0y el\u00a0neptunio<\/a>, de los cuales ninguno tiene existencia natural sobre la tierra.<\/p>\n

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\"Caracter\u00edsticas<\/p>\n

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Todos ellos son\u00a0radiactivos<\/a>, con una\u00a0vida media<\/a>\u00a0m\u00e1s corta que la\u00a0edad de la Tierra<\/a>, de esta forma es posible que estos elementos, estuvieran presentes en la formaci\u00f3n de la tierra. Las trazas de neptunio y plutonio aparecen solo durante las pruebas de las bombas at\u00f3micas explotadas en la\u00a0atm\u00f3sfera<\/a>. Tanto el Np como el Pu generados proceden de\u00a0captura de neutrones<\/a><\/a>\u00a0en el uranio con dos reacciones posteriores de\u00a0decaimiento beta<\/a>.”<\/p>\n

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\"\"<\/p>\n

“La mayor\u00eda de los elementos generados de forma artificial se pueden obtener como\u00a0elemento sint\u00e9tico<\/a>\u00a0v\u00eda\u00a0reacciones nucleares<\/a>\u00a0o\u00a0acelerador de part\u00edculas<\/a>. La\u00a0vida media<\/a>\u00a0de estos elementos suele decrecer con el n\u00famero at\u00f3mico.<\/p>\n

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

“Algunos is\u00f3topos de los elementos n\u00edquel (Ni), cobre (Cu) y zinc (Zn). Como en la mayor\u00eda de las tablas de is\u00f3topos, los elementos se organizan de abajo hacia arriba seg\u00fan su n\u00famero at\u00f3mico creciente, y los is\u00f3topos de izquierda a derecha seg\u00fan su masa creciente. Color negro: is\u00f3topos estables; azul: is\u00f3topos emisores de\u00a0part\u00edculas beta<\/a><\/a>; rojo: is\u00f3topos emisores de\u00a0part\u00edculas beta<\/a><\/a>.”<\/p>\n

Existen, no obstante excepciones, que incluyen el\u00a0dubnio<\/a>\u00a0y algunos\u00a0is\u00f3topos<\/a>\u00a0del\u00a0curio<\/a>. El qu\u00edmico\u00a0Glenn T. Seaborg<\/a>\u00a0(Premio Nobel de Qu\u00edmica<\/a>) lleg\u00f3 a crear leyes emp\u00edricas capaces de predecir estas anomal\u00edas. Todas ellas se categorizan en lo que viene a denominarse como \u201cisla de estabilidad<\/a>\u201d. Los elementos transur\u00e1nicos no descubiertos todav\u00eda, o que no han sido denominados de forma oficial, emplear\u00e1n la nomenclatura indicada por la\u00a0IUPAC<\/a>. A pesar de ello la denominaci\u00f3n de algunos elementos transur\u00e1nicos en el pasado y hoy en d\u00eda son fuentes de\u00a0controversia<\/a>.\u00b7<\/p>\n

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\"\"<\/p>\n

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Lista de los elementos transur\u00e1nicos<\/h2>\n