{"id":28079,"date":"2022-06-02T09:28:47","date_gmt":"2022-06-02T08:28:47","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=28079"},"modified":"2022-06-02T09:28:47","modified_gmt":"2022-06-02T08:28:47","slug":"conociendo-la-materia-6","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2022\/06\/02\/conociendo-la-materia-6\/","title":{"rendered":"Conociendo la materia"},"content":{"rendered":"

Mediante un dispositivo inventado por cierto ayudante de J. J. Thomson, llamado Francis William Aston, se demostr\u00f3 la existencia de los is\u00f3topos estables. En 1.919, Thomson, empleando la versi\u00f3n primitiva de aquel artilugio, demostr\u00f3 que el ne\u00f3n estaba constituido por dos variedades de \u00e1tomos: una cuyo n\u00famero de masa era 20, y otra, 22.<\/p>\n

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

Representaci\u00f3n gr\u00e1fica de la abundancia isot\u00f3pica de los tres is\u00f3topos naturales del ne\u00f3n.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

\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>\u00a0negativo; rojo: is\u00f3topos emisores de\u00a0part\u00edculas beta<\/a><\/a>\u00a0positivo.”<\/p>\n<\/blockquote>\n

El ne\u00f3n 20 era el is\u00f3topo com\u00fan; el ne\u00f3n 22 lo acompa\u00f1aba en la proporci\u00f3n de un \u00e1tomo por cada diez.\u00a0 (Mas tarde se descubri\u00f3 un tercer is\u00f3topo, el ne\u00f3n 21, cuyo porcentaje en el ne\u00f3n atmosf\u00e9rico era de un \u00e1tomo por cada 400.)<\/p>\n

Entonces fue posible, al fin, razonar el peso at\u00f3mico fraccionario de los elementos.\u00a0 El peso at\u00f3mico del ne\u00f3n (20, 183) representaba el peso conjunto de los tres is\u00f3topos, de pesos diferentes, que integraban, el elemento en su estado natural.\u00a0 Cada \u00e1tomo individual ten\u00eda un n\u00famero m\u00e1sico entero, pero el promedio de sus masas \u2013el peso at\u00f3mico- era un n\u00famero fraccionario.<\/p>\n

\"Ne\u00f3n\"MASAS<\/p>\n

Aston procedi\u00f3 a mostrar que varios elementos estables comunes eran, en realidad, mezclas de is\u00f3topos.\u00a0 Descubri\u00f3 que el cloro, con un peso at\u00f3mico fraccionario de 35\u2019453, estaba constituido por el cloro 35 y el cloro 37, en la \u201cproporci\u00f3n\u201d de cuatro a uno.\u00a0 En 1.922 se le otorg\u00f3 el premio N\u00f3bel de Qu\u00edmica.<\/p>\n

En el discurso pronunciado al recibir el premio, Aston predijo la posibilidad de aprovechar la energ\u00eda almacenada en el n\u00facleo at\u00f3mico, vislumbrando ya las futuras y nefastas bombas y centrales nucleares.<\/p>\n

All\u00e1 por 1.935, el f\u00edsico canadiense Arthur Jeffrey Dempster emple\u00f3 el instrumento de Aston para avanzar sensiblemente en esa direcci\u00f3n.\u00a0 Demostr\u00f3 que, si bien 993 de cada 1.000 \u00e1tomos de uranio grande uranio 238 (no v\u00e1lido para combustible nuclear), los siete restantes eran uranio 235 (buen combustible nuclear).\u00a0 Y, muy pronto se har\u00eda evidente el profundo significado de tal descubrimiento.<\/p>\n

As\u00ed, despu\u00e9s de esta siguiendo huellas falsas durante un siglo, se reivindic\u00f3 definitivamente la teor\u00eda de Prout.\u00a0 Los elementes estaban constituidos por bloques estructurales uniformes; si no \u00e1tomos de hidr\u00f3geno, s\u00ed, por lo menos, unidades con masa de hidr\u00f3geno.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

\u00bfQu\u00e9 no ser\u00e1 capaz de inventar el hombre para descubrir los misterios de la naturaleza?<\/p>\n

Ha pasado mucho tiempo desde que Rutherford identificara la primera part\u00edcula nuclear (la part\u00edcula alfa<\/a>).\u00a0 El camino ha sido largo y muy duro, con muchos intentos fallidos antes de ir consiguiendo los triunfos (los \u00fanicos que suenan), y muchos han sido los nombres que contribuyeron para conseguir llegar al conocimiento del \u00e1tomo y del n\u00facleo actual: Los electrones<\/a> circulando alrededor del n\u00facleo, en sus distintos niveles, con un n\u00facleo compuesto de protones<\/a> y neutrones<\/a> que, a su vez, son constituidos por los quarks<\/a> all\u00ed confinados por los gluones<\/a>, las part\u00edculas mediadoras de la fuerza nuclear fuente.<\/p>\n

Pero \u00bfQu\u00e9 habr\u00e1 m\u00e1s all\u00e1 de los quarks<\/a>?<\/p>\n

\u00bfLas supercuerdas vibrantes?<\/p>\n

\u00a1Alg\u00fan d\u00eda se sabr\u00e1!<\/p>\n

Part\u00edculas<\/p>\n

\"C\u00f3mo\"Ejemplos<\/p>\n

El Universo de las part\u00edculas es fascinante.\u00a0 Cuando las part\u00edculas primarias chocan con \u00e1tomos y mol\u00e9culas en el aire, aplastan sus n\u00facleos y producen toda clase de part\u00edculas secundaria.\u00a0 En esta radiaci\u00f3n secundaria (a\u00fan muy energ\u00e9tica) la que detectamos cerca de la Tierra, por los globos enviados a la atm\u00f3sfera superior han registrado la radiaci\u00f3n primaria.<\/p>\n

\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\"Rayos<\/p>\n

\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 \u00a0Las part\u00edculas en los rayos c\u00f3smicos<\/p>\n

El f\u00edsico estadounidense Robert Andrews Millikan, que recogi\u00f3 una gran cantidad de informaci\u00f3n acerca de esta radiaci\u00f3n (y que le dio el nombre de rayos c\u00f3smicos), decidi\u00f3 que deber\u00eda haber una clase de radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica.\u00a0 Su poder de penetraci\u00f3n era tal que, parte del mismo, atravesaba muchos cent\u00edmetros de plomo.\u00a0 Para Millikan, esto suger\u00eda que la radiaci\u00f3n se parec\u00eda a la de los penetrantes rayos gamma<\/a>, pero con la longitud de onda m\u00e1s corta.<\/p>\n

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

Otros, sobre todo el f\u00edsico norteamericano Holly Compton, no estaban de acuerdo en que los rayos c\u00f3smicos fuesen part\u00edculas.\u00a0 Hab\u00eda un medio para investigar este asunto.\u00a0 Si se trataba de part\u00edculas cargadas, deber\u00edan ser rechazadas por el campo magn\u00e9tico de la Tierra al aproximarse a nuestro planeta desde el espacio exterior.\u00a0 Compton estudi\u00f3 las mediciones de la radiaci\u00f3n c\u00f3smica en varias latitudes y descubri\u00f3 que en realidad se curvaban con el campo magn\u00e9tico: era m\u00e1s d\u00e9bil cerca del ecuador magn\u00e9tico y m\u00e1s fuerte cerca de los polos, donde las l\u00edneas de fuerza magn\u00e9tica se hund\u00edan m\u00e1s en la Tierra.<\/p>\n

Las part\u00edculas c\u00f3smicas primarias, cuando entran en nuestra atm\u00f3sfera llevan consigo unas energ\u00edas fant\u00e1sticas, muy elevadas.\u00a0 En general, cuanto m\u00e1s pesado es el n\u00facleo, m\u00e1s raro resulta entre las part\u00edculas c\u00f3smicas.\u00a0 N\u00facleos tan complejos como los que forman los \u00e1tomos de hierro se detectaron con rapidez, en 1.968, otros n\u00facleos tan complejos como los del uranio.\u00a0 Los n\u00facleos de uranio constituyen s\u00f3lo una part\u00edcula entre 10 millones. Tambi\u00e9n se incluir\u00e1n aqu\u00ed electrones<\/a> de muy elevada energ\u00eda.<\/p>\n

Ahora bien, la siguiente part\u00edcula in\u00e9dita \u2013despu\u00e9s del neutr\u00f3n<\/a>- se descubri\u00f3 en los rayos c\u00f3smicos.\u00a0 A decir verdad, cierto f\u00edsico te\u00f3rico hab\u00eda predicho ya este descubrimiento.<\/p>\n

\u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0 \u00a0\"Ecuaci\u00f3n<\/p>\n

Paul Adrien Maurice Dirac hab\u00eda aducido, fund\u00e1ndose en un an\u00e1lisis matem\u00e1tico de las propiedades inherentes a las part\u00edculas subat\u00f3micas, que cada part\u00edcula deber\u00eda tener su \u201cantipart\u00edcula\u201d. (Los cient\u00edficos desean no s\u00f3lo que la Naturaleza sea simple, sino tambi\u00e9n sim\u00e9trica.)\u00a0 As\u00ed pues, deber\u00eda haber un \u201cantielectron\u201d, salvo por su carga, que ser\u00eda positiva, y no negativa, id\u00e9ntico al electr\u00f3n<\/a>, y un \u201cantiprot\u00f3n<\/a>\u201d con carga negativa en vez de positiva.<\/p>\n

En 1.930, cuando Dirac expuso su teor\u00eda, no llam\u00f3 demasiado la atenci\u00f3n en el mundo de la ciencia.\u00a0 Pero, fiel a la cita, dos a\u00f1os despu\u00e9s apareci\u00f3 el \u201canti-electr\u00f3n\u201d. Por entonces, el f\u00edsico americano Carl David Anderson trabajaba con Millikan, en un intento por averiguar si los rayos c\u00f3smicos eran radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica o part\u00edculas.\u00a0 Por aquellas fechas, casi todo el mundo estaba dispuesto a aceptar las pruebas presentadas por Compton, seg\u00fan las cuales, se tratar\u00eda de part\u00edculas cargadas; pero Millikan no acababa de darse por satisfecho con tal soluci\u00f3n.<\/p>\n

\"Laboratorio<\/p>\n

C\u00e1mara de experimentaci\u00f3n de Curie<\/p>\n

Anderson se propuso averiguar si los rayos c\u00f3smicos que penetraban en una c\u00e1mara de ionizaci\u00f3n se curvaban bajo la acci\u00f3n de un potente campo magn\u00e9tico.\u00a0 Al objeto de frenar dichos rayos lo suficiente como para detectar la curvatura, si la hab\u00eda, puso en la c\u00e1mara una barrera de plomo de 6\u201935 mm de espesor.\u00a0 Descubri\u00f3 que, cuando causaba el plomo, la radiaci\u00f3n c\u00f3smica trazaba una estela curva a trav\u00e9s de la c\u00e1mara.\u00a0 Y descubri\u00f3 algo m\u00e1s.\u00a0 A su paso por el plomo, los rayos c\u00f3smicos energ\u00e9ticos arrancaban part\u00edculas de los \u00e1tomos de plomo. Una de esas part\u00edculas dej\u00f3 una estela similar a la del electr\u00f3n<\/a>.\u00a0 \u00a1All\u00ed estaba, pues, el \u201cantie-lectr\u00f3n\u201d de Dirac! Anderson le dio el nombre de \u201cpositr\u00f3n\u201d. Tenemos aqu\u00ed un ejemplo de radiaci\u00f3n secundaria producida por rayos c\u00f3smicos.\u00a0 Pero a\u00fan hab\u00eda m\u00e1s, pues en 1.963 se descubri\u00f3 que los positrones figuraban tambi\u00e9n entre las radiaciones primarias.<\/p>\n

Abandonado a sus propios medios, el positr\u00f3n es tan estable como el electr\u00f3n<\/a> (\u00bfy por qu\u00e9 no habr\u00eda de serlo, si es id\u00e9ntico al electr\u00f3n<\/a>, excepto en su carga el\u00e9ctrica?).\u00a0 Adem\u00e1s, su existencia puede ser indefinida.\u00a0 Ahora bien, en realidad no queda abandonado nunca a sus propios medios, ya que se mueve en un universo repleto de electrones<\/a>.\u00a0 Apenas inicia su veloz carrera (cuya duraci\u00f3n ronda la millon\u00e9sima de segundo), se encuentra ya con uno.<\/p>\n

As\u00ed, durante un momento relampagueante quedaran asociados el electr\u00f3n<\/a> y el positr\u00f3n; ambas part\u00edculas girar\u00e1n en torno a un centro de fuerza com\u00fan.\u00a0 En 1.945, el f\u00edsico americano Arthur Edwed Ruaark sugiri\u00f3 que se diera el nombre de \u201cpositronio\u201d a este sistema de dos part\u00edculas, y en 1.951, el f\u00edsico americano de origen austriaco Mart\u00edn Deutch consigui\u00f3 detectarlo gui\u00e1ndose por los rayos gamma<\/a> caracter\u00edsticos del conjunto.<\/p>\n

\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\"FISICOS<\/p>\n

Pero no nos confundamos, aunque se forme un sistema positronio, su existencia durar\u00e1, como m\u00e1ximo, una diezmillon\u00e9sima de segundo.\u00a0 El encuentro de electr\u00f3n-positr\u00f3n=aniquilamiento mutuo, solo queda energ\u00eda en forma de radiaci\u00f3n gamma.\u00a0 Ocurre pues, tal como hab\u00eda sugerido Einstein<\/a>: la materia puede convertirse en energ\u00eda y viceversa.\u00a0\u00a0 Por cierto que Anderson consigui\u00f3 detectar muy pronto el fen\u00f3meno inverso: desaparici\u00f3n s\u00fabita de los rayos gamma<\/a>, para dar origen a una pareja electr\u00f3n-positr\u00f3n.\u00a0 Este fen\u00f3meno se llama \u201cproducci\u00f3n en pareja.\u201d Anderson comparti\u00f3 con Hess el premio N\u00f3bel de F\u00edsica de 1.936.<\/p>\n

\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\"Fr\u00e9d\u00e9ric<\/p>\n

Poco despu\u00e9s, los Joliot-Curie detectaron el positr\u00f3n por otros medios, y, al hacerlo as\u00ed, realizaron, de paso, un importante descubrimiento.\u00a0 Al bombardear los \u00e1tomos de aluminio con part\u00edculas alfa<\/a>, descubrieron que con tal sistema no solo se obten\u00edan protones<\/a>, sino tambi\u00e9n positrones.\u00a0 Cuando suspendieron el bombardeo, el aluminio sigui\u00f3 emitiendo positrones, emisi\u00f3n que s\u00f3lo con el tiempo se debilit\u00f3.<\/p>\n

Aparentemente hab\u00edan creado, sin propon\u00e9rselo, una nueva sustancia radiactiva.<\/p>\n

He aqu\u00ed la interpretaci\u00f3n de lo ocurrido, seg\u00fan los Joliot-Curie: Cuando un n\u00facleo de aluminio absorbe una part\u00edcula alfa<\/a>, la adici\u00f3n de los dos protones<\/a> transforma el aluminio (n\u00ba at\u00f3mico 13 en f\u00f3sforo (n\u00ba at\u00f3mico 15).\u00a0\u00a0 Puesto que las part\u00edculas alfa<\/a> contienen cuatro nucleones<\/a> en total, el n\u00famero masivo se eleva 4 unidades, es decir, del aluminio 27, al f\u00f3sforo 31.\u00a0 Ahora bien, si al reaccionar se expulsa un prot\u00f3n<\/a> de ese n\u00facleo, la reducci\u00f3n en una unidad de sus n\u00fameros at\u00f3micos y masivos har\u00e1 surgir otro elemento, o sea, el silicio 30.<\/p>\n

Puesto que la part\u00edcula alfa<\/a> es el n\u00facleo del helio, y un prot\u00f3n<\/a> es el n\u00facleo del hidr\u00f3geno, podemos escribir la siguiente ecuaci\u00f3n de esta \u201creacci\u00f3n nuclear\u201d:<\/p>\n

aluminio 27+helio4\u00aesilicio30+hidrogeno1<\/p>\n

N\u00f3tese que los n\u00fameros m\u00e1sicos de equilibran:<\/p>\n

27+4= a 30+1<\/p>\n

Adentrarse en el Universo de las part\u00edculas que componen los elementos de la Tabla peri\u00f3dica, y, en definitiva, la materia conocida, es verdaderamente fant\u00e1stico.<\/p>\n

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

\r\n\t\t\r\n\t\t
<\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span>hotmail correo<\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span><\/a><\/span>[?]<\/a><\/span><\/td><\/tr><\/table><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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