La estructura microscopica de la materia. Portal Alipso.com: Apuntes y Monografías

La estructura microscopica de la materia.
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Estructura microscópica de la materia, protones y neutrones, los trabajos de Rutherford,
Thomson, sistema periódico.
Fecha de inclusión en Alipso.com: 2000-08-29
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La estructura microscopica de la materia.
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Estructura microscópica de la
materia, protones y neutrones, los trabajos de Rutherford, Thomson, sistema periódico. Agregado: 29 de
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Agregar ComentarioCategoría: Apuntes y Monografías > Física >Material educativo de Alipso relacionado
con estructura microscopica materiaEl centro.: ...Estados de agregación de la materia.: Estado Sólido,
Características, Cohesión, Volumen, Forma, Atracción y Repulsión, Cristalizados Amorfos, Estado
Líquido.La celula eucariota.: Todo sobre las celulas. Estructura, mitocondrias, cloroplastos, morfologia de las
bacterias, ultraestructuras bacterianas, etc.Enlaces externos relacionados con estructura microscopica materia
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LA APROXIMACIÓN DEL CONTINUO Y LA ESTRUCTURA MICROSCÓPICA DE LA
MATERIA
1.- Introducción
Cuando en física se trata de estudiar la materia y su comportamiento nos encontramos a veces con
problemas en los que nos resulta trascendente (al menos en una primera aproximación) conocer como está
constituida la materia.
El estudio de un mismo cuerpo puede enfocarse desde multitud de puntos de vista, cada uno de los
cuales requiere ciertos supuestos de partida, y por tanto, cierto grado de aproximación.
Básicamente existen dos puntos de vista para observar el comportamiento de la materia: el
macroscópico y el microscópico. Al adoptar el primero suponemos que la materia es continua, es decir, el
espacio ocupado por el objeto al estudiarlo está completamente lleno de materia.
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La estructura microscopica de la materia.
El punto de vista microscópico tiene en cuenta la estructura atómica de la materia, es decir su carácter
discontinuo, granular, con huecos entre los átomos y dentro de éstos, formada por un número enorme de
partículas separadas entre sí y en continuo movimiento.
El espacio entre las partículas que forman la materia no está lleno de materia, es espacio vacío; entre
cada dos partículas no hay materia. La materia es básicamente... ¡nada!, espacio vacío.
Desde ese punto de vista, si quisiéramos conocer el comportamiento de un pedazo de materia con
toda exactitud deberíamos conocer el comportamiento de cada uno de esos átomos y, por tanto, manejar un
número elevadísimo de variables.
2.- Estructura microscópica de la materia
Los primeros investigadores que en épocas recientes intentaron el estudio de la materia se dieron
cuenta que había ciertas regularidades en todos los elementos de una columna y que esto solo era posible si se
admitía cierta estructura atómica.
El descubrimiento del electrón por Thomson, los trabajos de Rutherford y el descubrimiento de
protones y neutrones afirmaron la divisibilidad del átomo y la existencia de cierta estructura en su interior.
Con el descubrimiento de la radiactividad, y otros avances de la física fue posible demostrar que en la materia
existen cientos de partículas, siendo doce las fundamentales, entre las que se encuentran los quarks, hadrones
(mesones y bariones), leptones.
Toda partícula fundamental viene caracterizada básicamente por tres magnitudes: su masa, su carga y su
espín (momento angular intrínseco). Dependiendo de su espín las partículas se distinguen en: fermiones
(tienen espín ± ½) y bosones (con espín ±1)
Pero surgió la necesidad de “inventar” lo que se denominó extrañeza, ésto permitió predecir que
reacciones nucleares entre partículas se producirán y cuales no. Si construimos diagramas representando la
extrañeza y la carga eléctrica encontraremos que todos los mesones (conocidos hasta hoy) tienen lugar en el
esquema; lo mismo sucede con los bariones. El camino óctuple (teoría formulada por M. Gell-Mann e Y.
Ne’eman en 1961) predijo incluso la existencia de varias partículas necesarias para completar los diagramas
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La estructura microscopica de la materia.
anteriores.
Existe un “sistema periódico” de las partículas fundamentales. Desde 1964 se supone que todas las
partículas fundamentales (hadrones) están constituidas por otras entidades menores llamadas quarks. Éstos
tienen la rara propiedad de poseer carga eléctrica fraccionaria.
La imagen que tenemos hoy de los hadrones es la de agrupaciones de quarks de la misma forma que
los átomos son agrupaciones de electrones, protones y neutrones. A pesar de esta similitud los quarks no
pueden existir aislados.
La estructura microscópica de la materia quedará completada de la siguiente forma: la materia está
formada por leptones y quarks. Existen seis leptones y seis quarks encuadrados en seis familias.
Con la primera familia queda descrita la materia ordinaria (protones, neutrones y electrones). Las
demás familias explican la materia que se crea en los modernos aceleradores de partículas.
Familia
Leptones
Quarks
Nombre
Masa (GeV)
Carga (e-)
Nombre
Masa (GeV)
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La estructura microscopica de la materia.
Carga (e-)
Primera Familia
Electrón
0,00051
-1
Up
0,310
+ 2/3
Neutrino electrónico
»0
0
Down
0,310
- 1/3
Segunda familia
Muón
0,106 6
-1
Strange
0,505
- 1/3
Neutrino muónico
»0
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Charm
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+ 2/3
Tercera Familia
Tau
1,784
-1
Bottom (beautty)
5
- 1/3
Neutrino Tau
<0,164
0
Top
>77
+ 2/3
Con estas doce partículas (y sus correspondientes antipartículas) se explican todos los conocimientos actuales
sobre la estructura última de la materia.
Todas estas partículas han sido confirmadas experimentalmente; la última de ellas el quark top en
marzo de 1995.
"}
DE LA MATERIA
LA APROXIMACIÓN DEL CONTINUO Y LA ESTRUCTURA MICROSCÓPICA
1.- Introducción
Cuando en física se trata de estudiar la materia y su comportamiento nos encontramos a veces con
problemas en los que nos resulta trascendente (al menos en una primera aproximación) conocer como está
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La estructura microscopica de la materia.
constituida la materia.
El estudio de un mismo cuerpo puede enfocarse desde multitud de puntos de vista, cada uno de los
cuales requiere ciertos supuestos de partida, y por tanto, cierto grado de aproximación.
Básicamente existen dos puntos de vista para observar el comportamiento de la materia: el
macroscópico y el microscópico. Al adoptar el primero suponemos que la materia es continua, es decir, el
espacio ocupado por el objeto al estudiarlo está completamente lleno de materia.
El punto de vista microscópico tiene en cuenta la estructura atómica de la materia, es decir su carácter
discontinuo, granular, con huecos entre los átomos y dentro de éstos, formada por un número enorme de
partículas separadas entre sí y en continuo movimiento.
El espacio entre las partículas que forman la materia no está lleno de materia, es espacio vacío; entre
cada dos partículas no hay materia. La materia es básicamente... ¡nada!, espacio vacío.
Desde ese punto de vista, si quisiéramos conocer el comportamiento de un pedazo de materia con
toda exactitud deberíamos conocer el comportamiento de cada uno de esos átomos y, por tanto, manejar un
número elevadísimo de variables.
2.- Estructura microscópica de la materia
Los primeros investigadores que en épocas recientes intentaron el estudio de la materia se dieron
cuenta que había ciertas regularidades en todos los elementos de una columna y que esto solo era posible si se
admitía cierta estructura atómica.
El descubrimiento del electrón por Thomson, los trabajos de Rutherford y el descubrimiento de
protones y neutrones afirmaron la divisibilidad del átomo y la existencia de cierta estructura en su interior.
Con el descubrimiento de la radiactividad, y otros avances de la física fue posible demostrar que en la materia
existen cientos de partículas, siendo doce las fundamentales, entre las que se encuentran los quarks, hadrones
(mesones y bariones), leptones.
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La estructura microscopica de la materia.
Toda partícula fundamental viene caracterizada básicamente por tres magnitudes: su masa, su carga y su
espín (momento angular intrínseco). Dependiendo de su espín las partículas se distinguen en: fermiones
(tienen espín ± ½) y bosones (con espín ±1)
Pero surgió la necesidad de “inventar” lo que se denominó extrañeza, ésto permitió predecir que
reacciones nucleares entre partículas se producirán y cuales no. Si construimos diagramas representando la
extrañeza y la carga eléctrica encontraremos que todos los mesones (conocidos hasta hoy) tienen lugar en el
esquema; lo mismo sucede con los bariones. El camino óctuple (teoría formulada por M. Gell-Mann e Y.
Ne’eman en 1961) predijo incluso la existencia de varias partículas necesarias para completar los diagramas
anteriores.
Existe un “sistema periódico” de las partículas fundamentales. Desde 1964 se supone que todas las
partículas fundamentales (hadrones) están constituidas por otras entidades menores llamadas quarks. Éstos
tienen la rara propiedad de poseer carga eléctrica fraccionaria.
La imagen que tenemos hoy de los hadrones es la de agrupaciones de quarks de la misma forma que
los átomos son agrupaciones de electrones, protones y neutrones. A pesar de esta similitud los quarks no
pueden existir aislados.
La estructura microscópica de la materia quedará completada de la siguiente forma: la materia está
formada por leptones y quarks. Existen seis leptones y seis quarks encuadrados en seis familias.
Con la primera familia queda descrita la materia ordinaria (protones, neutrones y electrones). Las
demás familias explican la materia que se crea en los modernos aceleradores de partículas.
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La estructura microscopica de la materia.
Familia
Leptones
Quarks
Nombre
Masa (GeV)
Carga (e-)
Nombre
Masa (GeV)
Carga (e-)
Primera Familia
Electrón
0,00051
-1
Up
0,310
+ 2/3
Neutrino electrónico
»0
0
Down
0,310
- 1/3
Segunda familia
Muón
0,106 6
-1
Strange
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La estructura microscopica de la materia.
0,505
- 1/3
Neutrino muónico
»0
0
Charm
1,500
+ 2/3
Tercera Familia
Tau
1,784
-1
Bottom (beautty)
5
- 1/3
Neutrino Tau
<0,164
0
Top
>77
+ 2/3
Con estas doce partículas (y sus correspondientes antipartículas) se explican todos los conocimientos actuales
sobre la estructura última de la materia.
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La estructura microscopica de la materia.
Todas estas partículas han sido confirmadas experimentalmente; la última de ellas el quark top en
marzo de 1995.
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