La imagen sabatina XLIII

Muy buenas a todos. Aunque con un ligero retraso, hoy volvemos con una nueva imagen sabatina, esta vez sobre física, física de partículas.

La imagen dice: Los átomos son raros, por fuera son negativos, pero en el fondo son positivos.

Esta frase en realidad no es falsa, pues aunque el átomo en su totalidad tenga carga neutra, el núcleo, que posee carga positiva, está rodeado por electrones que poseen carga negativa, lo que compensa ambas cargas.

Se puede clasificar el átomo en dos partes: El núcleo y el/los electrones que orbitan alrededor del núcleo.

 

Electrones

Electrones orbitando alrededor del núcleo.

El electrón es una partícula elemental, es decir, no se puede descomponer en otra partícula diferente. Fue descubierto por el físico británico J.J.Thomson en 1896. Un electrón tiene una masa de 9.109 × 10^-31 kg.

Solo hay un átomo que, con carga neutra, tenga un solo electrón: el hidrógeno. El resto de átomos cuando tienen carga neutra siempre tienen más de un electrón.

 

Núcleo

Protones y neutrones en el núcleo.

Está compuesto por protones y neutrones. Estas dos partículas reciben también el nombre de nucleones. Más del 99'94% de la masa del átomo se encuentra en el núcleo. Los protones tienen carga positiva y los neutrones no tienen carga. Estas partículas se mantienen unidas debido a la interacción nuclear fuerte, lo que permite que el núcleo sea estable. Esta interacción es lo suficientemente fuerte para vencer la fuerza de repulsión de los protones (misma carga eléctrica repele, como en los imanes) y mantenerlos unidos.

El protón fue descubierto en 1918 por Ernest Rutherford. Es una partícula subátomica con carga elemental positiva 1 (1,6 × 10^-19 Culombios), exactamente el mismo valor que la carga eléctrica del electrón, solo que con diferente signo: La del protón es positiva y la del electrón, negativa. El protón tiene una masa 1836 veces superior a la del electrón, la masa del protón es de 1,672 621 777(74)×10⁻²⁷ kg.

El neutrón, descubierto en James Chadwick en 1932, es una partícula subatómica sin carga neta. Tiene una masa de 1,674 927 29(28)×10⁻²⁷ kg, similar a la del protón pero ligeramente mayor. El neutrón es necesario en la estabilidad del núcleo atómico, solo hay un átomo que no tiene neutrones: el protio, el ion más abundante del hidrógeno, que está compuesto por un electrón y un protón. Los neutrones fuera del núcleo atómico son inestables y a los 15 minutos aproximadamente se descomponen en un protón, un electrón y un antineutrino.

Composición de un protón.

Los protones y los neutrones no son partículas elementales, se pueden descomponer en partículas más pequeñas: Quarks abajo y arriba  también denominados por su nombre inglés, Up y Down)

Un protón está compuesto por dos quarks arriba y un quark abajo. Un neutrón está compuesto por dos quarks abajo y un quark arriba.

Un quark arriba tiene una carga eléctrica de +⅔ de carga elemental y un quark abajo, −⅓ de carga elemental. Esto quiere decir que un protón tiene una carga eléctrica de 1 de carga elemental, pues +⅔ +⅔−⅓= 1. En cambio, un neutrón tiene de carga 0, pues −⅓−⅓+⅔=0.

En los protones y en los neutrones, los quarks se mantienen unidos debido a los gluones, que son bosones portadores de la interacción nuclear fuerte que se encargan de mantener unidos los quarks. Son el pegamento de los quarks, es más, su nombre proviene de glue, pegamento en inglés.

Eso es todo por hoy. ¡Espero que os haya gustado y nos vemos en el siguiente post!