Mes: julio 2004

Vamos a describir en esta ocasión una serie de leyes muy importantes que rigen el comportamiento de toda la materia.

Conservación de la Energía

En toda reacción la energía inicial debe ser exactamente igual a la energía final. Una partícula con una cierta masa (m) tiene una cantidad de energía dada por la famosa ecuación de Einstein: E=mc^2 (Donde E es la Energía, m la masa y c la velocidad de la luz). Aquí vemos como en cierta manera la Energía y la Masa «son lo mismo».

Por ejemplo, si tenemos una partícula con una masa de 100 MeV (Mega electron-voltios – unidad de medida de masa-energía de las partículas subatómicas) no podrá nunca transformarse en dos partículas que sumen más de 100 MeV.

Vamos a comenzar a aplicarlo de forma práctica con un ejemplo de reacción radioactiva bastante común en el universo conocida como Beta Decay:

Neutron (939.57 MeV) -> Proton (938.27 MeV) + Electron (0.511MeV) + Antineutrino ( Masa casi inapreciable)

(No os preocupeis por ahora con el Antineutrino, ya lo explicaremos)

Si sumamos las masas de la derecha obtenemos 938.78 MeV que es un poco menos de lo que teníamos al principio con un Neutrón. Vemos que se ha perdido algo de masa debido a que se ha transformado en energía cinética (Energía del movimiento) del protón, el electrón y el antineutrino al final de la reacción.

Pregunta para los seguidores del cursillo de física. ¿Por qué el Neutrón tiene más masa que el Protón?

Conservación de la Carga

Además de la Energía/Masa también se conserva la carga eléctrica final de la reacción. Un concepto muy importante que debemos saber es que las cargas de las partículas siempre son discretas, o como dicen los físicos, las cargas están cuantizadas. Veamos algunos valores típicos:

• Electrón (e) : -1
• Protón (p) : +1
• Neutron (n) : 0
• Neutrino / Antineutrino (v) : 0
• Quarks (q) : múltiplos de 1/3

Volvamos al ejemplo anterior para comprobar si se conserva la carga:

Neutron ( 0 ) -> Proton (+1) + Electron ( -1) + Antineutrino ( 0 )

Como véis la carga inicial es igual a la carga final. Los físicos consideran a la carga eléctrica como un número cuántico.

La semana pasada estuvimos explicando Las cuatro fuerzas fundamentales que podemos encontrar en el universo. En este artículo vamos a comenzar a describir las diferentes partículas constituyentes de toda la materia que nos rodea.

Primero comentar que el El modelo estándar es el nombre que se le da a la actual teoría física que intenta explicar el funcionamiento del mundo.

Comenzamos con un pequeño esquema general intuitivo.

En general la materia que nos rodea está formada por moléculas, éstas están formadas por átomos con un núcleo donde se concentra casi toda la materia y una serie de electrones (Que tienen carga negativa) que rodean al núcleo. Dentro del núcleo encontramos protones (Que tienen carga positiva) y neutrones (Que no tienen carga). Aun podemos apurar más metiendonos dentro de los Protones y Neutrones para ver de que están formados.Dentro de los protones y neutrones encontramos Quarks.

El átomo más sencillo que se encuentra en la naturaleza es el de hidrógeno, que tiene un Protón en el núcleo y un Electrón dándole vueltas. Hay átomos mucho más complejos pero la idea básica siempre es la misma: átomos, electrones, protones, neutrones y quarks.

Existen varios tipos de quarks. Los protones están formados por dos quarks Up y un quark Down. Mientras que los neutrones están formados por dos quarks Down y un quark Up.

Pero para terminar de liarlo, por cada tipo de quark existen tres variedades. Los de color rojo, los verdes y los azules (Esto de los colores es simplemente una notación intuitiva). Pero vamos a centrarnos en las diferencias entre los quarks Up y los quarks Down. Lo más importante es que los Down tienen más masa que los Up (Es decir, tienen más energía). Ya veremos en otra ocasión el porqué de la importancia de la diferencia de masa entre los quarks Up y los quarks Down, de momento deciros que si no existiera esta pequeña diferencia de masa seguramente no existiríamos ninguno de nosotros.