Diario de Teruel, Miguel Carreras

Los ladrillos del Universo (I) – MC/Diario de Teruel

Los ladrillos del Universo (I)

 “Como otros muchos profesionales, considero que los descubrimientos científicos son elementos de la cultura de nuestro tiempo y me parece trágico que tantas personas sensibles y formadas en otros aspectos se hallen alejadas de esta parte cultural por desconocimiento de los rudimentos de la Ciencia” (Steven Weinberg. Premio Nobel de Física 1979) 

¿De qué está hecho nuestro Universo? ¿De dónde viene? ¿Por qué se comporta como lo hace? Durante más de un siglo los físicos han tratado activamente de desvelar la estructura última de la materia, es decir, las partículas fundamentales de las que está formada la infinita diversidad que nos rodea y de formular las leyes que ligan entre sí a estos constituyentes para formar átomos, moléculas, estrellas y galaxias, el Universo en definitiva.  En los últimos tiempos se han desvelado en parte algunas de estas preguntas  pero queda mucho que desentrañar. La búsqueda ha revelado que más allá de lo evidente a nuestros sentidos, hay un mundo en ebullición formado por pequeñas partículas y mensajeros que transitan entre ellas, cambiando interminablemente  energía en el espacio y en el tiempo.

Todas las cosas están formadas por granos pequeños, átomos irrompibles y vacíos, decían Leucipo y Demócrito unos 400 a.C. Pero habría que esperar al despertar científico de la Química con Lavoisier y Dalton, ya en el siglo XIX, para que el atomismo se asentara entre la comunidad científica. En 1935 los físicos aseguraban que las cosas estaban formadas por protones, neutrones y electrones. En la década de los setenta del pasado siglo se acepta que neutrones y protones del núcleo no son elementales sino que están constituidos por quarks. Así que, simplificadamente, podemos decir que en la actualidad se cree que todas las cosas están formadas por quarks, electrones y vacío. La lista de partículas ha ido aumentando al descubrirse otras nuevas, fundamentalmente en los aceleradores, donde en definitiva se investiga.

Electrones, protones y neutrones.o que sucede cuando la energía se transforma en materia, hecho imposible en la vida cotidiana.

A finales del siglo XIX se llevaron a cabo numerosas experiencias con descargas entre placas en gases enrarecidos sometidos a altos voltajes. En 1897 J.J. Thomson descubrió la salida desde el cátodo de numerosas partículas de 1,6×10-19c.de carga negativa, los electrones, cuya masa resultó de 9,11x 10-31Kg=0,51 MeV en energía equivalente.
El  electrón es de las pocas partículas que no se transforman en otras y tiene gran relevancia en todas las variantes de la Ciencia. La corriente eléctrica es un flujo de electrones, los átomos están constituidos por un núcleo rodeado de una nube electrónica,  las diferencias químicas entre elementos dependen de  su número y las fuerzas de enlace entre átomos tienen mucho que ver con sus atracciones electrostáticas con los núcleos.

Los nuevos conocimientos sobre la radiactividad de Sody y Curie llevaron a la sospecha de que los átomos tenían estructura interna poco diferente de un elemento al siguiente. Además, si los átomos no tienen carga neta debían contener cargas positivas para compensar las negativas de los electrones.

En 1911 Rutherford anunció la solución al proponer que toda la carga positiva y la mayor parte de la masa del átomo se concentraba en un núcleo compacto en el centro ocupando un volumen 10-12 del total atómico. Nuevos experimentos con tubos catódicos detectaron los protones de carga positiva igual a la del electrón y de masa 1,67×10-27 Kg=938,3 MeV. Los iones hidrógeno son protones.

Pero, al determinarse con precisión masas atómicas de los elementos químicos, se vio que la suma de partículas descubiertas no alcanzaban las cantidades esperadas. El citado Rutherford intuyó otras partículas tan pesadas como el protón pero sin carga.  Investigaciones alemanas y francesas mostraban que al incidir partículas alfa sobre  una muestra de berilio, aparecía una nueva radiación de alto poder de penetración y sin carga. En 1932 Chadwick anunció el neutrón de masa algo superior a la del protón. Ahora sabemos que protones y neutrones tienen constituyentes, no son pues elementales.

Antipartículas y antimateria

Para describir el movimiento de los electrones por la acción de radiaciones electromagnéticas, Dirac postuló en 1928 la existencia de  partículas idénticas a los electrones pero con carga positiva. Cuatro años después  fueron detectadas por Andersen, utilizando  la cámara de niebla de Wilson y se les denominó positrones. Más adelante Segré e Ipsilantis encontraron el antiprotón y Wenzel el antineutrón.

Puede decirse que cada antipartícula se opone tan fielmente a su correspondiente que es la otra cara del espejo de la misma. Si los átomos y la materia están constituidos básicamente por protones, neutrones y electrones, sus antipartículas conforman los antiátomos  y la antimateria. En el origen del Universo estaban en la misma proporción y en la actualidad la antimateria está prácticamente  ausente, lo que es un problema a resolver. No obstante se produce artificialmente en los grandes aceleradores. Si materia y antimateria colisionan, se autoaniquilan convirtiéndose en energía  especialmente bajo la forma de rayos gamma.

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Comentarios

Un comentario en “Los ladrillos del Universo (I) – MC/Diario de Teruel

  1. Tema muy interesante y muy bien explicado

    Publicado por Carla | abril 11, 2012, 7:51 pm

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