Danzad, danzad malditas (2)

Danzad, danzad malditas (2)

dissabte 07 de març 2015 - 19:15 a dissabte 30 de maig 2015 - 12:45
Danzad, danzad malditas (2)

 

Cuando se trata de átomos, el lenguaje solo puede utilizarse como en la poesía. (Niels Bohr). 

 

(En este bonito dibujo se ve una representación poética de un átomo, que nos da una imagen de su estructura, para que nos hagamos una idea, vamos. Pero los átomos no son en realidad así)

 

En el último artículo decía que la física no puede ir más allá de ciertas unidades de medida muy pequeñas, tremendamente minúsculas: por debajo de ellas nada se sabe. En concreto hacía referencia a la longitud de Plank y al tiempo de Planck. ¿Recuerdan? Pues al tajo.

Por debajo de la longitud de Planck se entra en un inframundo sometido a frenéticas fluctuaciones cuánticas, cuya energía se convierte en partículas y sus correspondientes antipartículas, que se destruyen mutuamente rápidamente (Greene). Y vuelta a empezar. Una realidad absolutamente irreal y aberrante, si le aplicamos nuestros estándares de observación y evaluación.

Antes de continuar, añadiré al lío la famosa paradoja llamada la Madalena del Martines. Reza así: cójase una madalena que tenga por base la longitud de Planck. Como todo el mundo sabe, las madalenas son algo más anchas (tienen más longitud) en la cúspide que en la base. Y aquí viene la gran pregunta: ¿cuánto mide la cúspide de la madalena? En principio es imposible de medir, pues esa longitud de más es inferior a la longitud de Planck y, por tanto, inmedible. Pero esa longitud de la cúspide de la madalena existe. Ah, ¿que es una chorrada?; posiblemente, pero si Proust tenía sus madalenas, ¿por qué no voy yo a tener las mías?

Aviso: el reino de las partículas elementales está por debajo de átomo, es el territorio subatómico. Y ahí suceden cosas muy raras, ilógicas e incomprensibles; lejos de todo atisbo de intuición y de raciocinio. Creo que ya nos hicimos una idea de ese mundo fantasmagórico cuando expliqué algunos de los fenómenos que ocurrían en ese extrañísimo mundo: dualidad onda-partícula, efecto túnel, superposición, entrelazamiento, fluctuaciones... ¿Recuerdan?

Las partícula elementales son el objeto de estudio prioritario de la mecánica cuántica. Unas entidades increíblemente pequeñas y que serían el componente común e indivisible de toda la materia. Toda la materia estaría formada por esas partículas, que se asociarían de manera distinta para formar protones y neutrones, que a su vez formarían núcleos atómicos (clasificados en elementos simples), a los cuales se acoplan electrones orbitando alrededor del núcleo atómico y forman los átomos. Ya tenemos unos rollizos y alelados átomos interactuando, y asociándose de mil y una formas para componer moléculas, que a su vez estructuraran las casi infinitas formas en que se manifiesta la materia, desde un paramecio al cemento. Por cierto, que no se nos olvide: el átomo es un sistema prácticamente vacío. Para hacernos una idea, imaginemos que estamos en un estadio de fútbol, y en el centro hay una mota de polvo (el núcleo), y en las últimas gradas está dando vueltas otras motas de polvo (los electrones). Pues eso es el átomo. ¡Qué extraño es ese mundo, rediós! En el mundo de las partículas elementales hay, pues, mucho espacio vacío.  Pero dejemos a los átomos y centrémonos en las partículas elementales que los forman. Se integran dos grupos: los fermiones y los bosones. Empecemos por los primeros.

Los fermiones son los ladrillos con los cuales se construye todo el universo universal (Lederman). Son la materia prima, la chicha primigenia, y todo lo que existe está formado por una cantidad dispareja  de ellos (billones de billones elevados a billones de ellos en nuestro cuerpo). Todo. Desde los gases al diamante; desde las suegras al trinxat de la Cerdanya. Son las unidades de materia más pequeñas (de momento), y de naturaleza indivisible (también de momento); es decir, y esto es importante, no tienen estructura interna ni están formadas por partículas más pequeñas. No hace tanto leí una anécdota ilustrativa de su pequeñez: un lord británico se preguntaba, en modo guasa, en The Times si en su cuerpo había partículas elementales (quarks, m´s concretamente). Le respondió un físico afirmativamente, y evaluó las que tenía de promedio; para lo que puso un uno seguido de unos 100 ceros o por ahí, como la cantidad de quarks embutidos en el noble y amojamado cuerpo del lord. Repito lo que ya he dicho por no sé dónde: el Universo universal, que se sepa, está compuesto por quarks (ya veremos qué son), electrones y fuerzas. Lo demás son ganas de marear la perdiz. Antes de ver los tipos que integran los fermiones, conviene señalar que se definen en ralación a tres magnitudes: masa, carga eléctrica y espin (rotación sobre sí mismo).

El primer fermión en aparecer en la lista es el electrón. El electrón es un tipo tremendamente inquieto, siempre dispuesto a ir de aquí para allá. Dando vueltas alrededor del núcleo atómico cual sonado, subiendo y bajando de órbita (de nivel energético),  bullendo y despegando de la superficie de metales calentados y escupiendo fotones, chupando y expulsando energía, moviendo cosas... No para, vamos: el Elvis Presley del asunto. 

Otra de las características del electrón es que tiene carga negativa, es decir que tiene una cierta cantidad de carga eléctrica de signo negativo. Como el protón/es que está en el núcleo tiene carga positiva, el electrón se ve atraído por el núcleo (cargas distintas se atraen, iguales se repelen). ¿Que qué es la carga? Vamos allá. La carga eléctrica es una característica fundamental del mundo subatómico, y determina la cantidad de energía eléctrica que tienen las partículas. Ciertas partículas tienen carga negativa, mientras otras disponen de carga positiva, y esa carga es la que establece la atracción o repulsión entre ellas. La carga de una partícula está definida por el campo electromagnético en el que se mueve. Y la interacción entre la carga de una partícula y el campo electromagnético, constituye una de las cuatro fuerzas (o tal vez solo tres, o dos...) que existen en la naturaleza: la fuerza electromagnética (ya llegaremos a las fuerzas). En lo que respecta a la mecánica cuántica, la carga eléctrica disponible de una partícula cuantifica su movimiento y su capacidad para intercambiar fotones. En resumen, la carga eléctrica de las partículas es la principal precursora de movimiento en el mundo cuántico. La carga eléctrica del electrón es  e = 1,602.10^(-19) culombios; es decir, una miseria. Esa es la carga del electrón, y es a las cargas eléctricas lo que el metro a las longitudes. Es decir, las partículas con carga tienen una carga relacionada numéricamente con la del electrón. 

En este vídeo cuentan la cosa de los electrones de manera digna y entendible:

https://www.youtube.com/watch?v=pZgkiJ3kLaE

 

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Sobre l'autor

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Salvador Martínez. Jubilado inquieto y curioso, que se pasea por una de las más apasionantes fronteras del conocimiento humano. Ante notario ha dejado escrita la frase que debe esculpirse en su lápida funeraria: "Aquí yace un tipo que dedicó su vida a comprender este mundo y sus alrededores. Fracasó."
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