Definición De Partículas Subatómicas

Como Partículas Subatómicas se entiende cualquiera de las múltiples unidades que se encuentran autocontenidas de materia o energía y que constituyen fundamentalmente toda la materia. A estas se les llama también partículas elementales.

Entre las partículas subatómicas se incluyen los electrones que son las partículas cargadas negativamente; los protones que son los que contienen carga positiva y los neutrones, que son las partículas eléctricamente neutras. Aunque estos componentes atómicos básicos son los más estudiados, la verdad es que no son las únicas partículas subatómicas conocidas hasta hoy. Los protones y los neutrones, por ejemplo, están formados por partículas elementales llamadas quarks, y el electrón es solo un miembro de una clase de partículas elementales que también incluye el muón y el neutrino.

Partículas subatómicas más inusuales, como el positrón, la contraparte de antimateria del electrón, se han detectado y caracterizado en las interacciones de los rayos cósmicos en la atmósfera de la Tierra.

El campo de las partículas subatómicas se ha expandido dramáticamente con la construcción de poderosos aceleradores de partículas para estudiar las colisiones de alta energía de electrones, protones y otras partículas con la materia. Cuando las partículas chocan a alta energía, la energía de colisión se vuelve disponible para la creación de partículas subatómicas como los mesones y los hiperones.

Finalmente, al completar la revolución que comenzó a principios del siglo XX con teorías de la equivalencia de materia y energía, el estudio de las partículas subatómicas se ha transformado por el descubrimiento de que las acciones de las fuerzas se deben al intercambio de partículas de “fuerza”, como Fotones y gluones.

Se han detectado más de 200 partículas subatómicas, la mayoría altamente inestables, que existen por menos de una millonésima de segundo, como resultado de las colisiones producidas en las reacciones de rayos cósmicos o en los experimentos con aceleradores de partículas.

La investigación teórica y experimental en física de partículas, el estudio de las partículas subatómicas y sus propiedades, ha brindado a los científicos una comprensión más clara de la naturaleza de la materia y la energía y del origen del universo.

La comprensión actual del estado de la física de partículas está integrada dentro de un marco conceptual conocido como el Modelo Estándar. El Modelo Estándar proporciona un esquema de clasificación para todas las partículas subatómicas conocidas basadas en descripciones teóricas de las fuerzas básicas de la materia.

Protones

Los protones fueron descubiertos por Ernest Rutherford en el año 1919, cuando realizó su experimento de lámina de oro. Proyectó partículas alfa (núcleos de helio) en una lámina de oro, y las partículas alfa positivas se desviaron. Concluyó que los protones existen en un núcleo y tienen una carga nuclear positiva. El número atómico o número de protones es el número de protones presentes en un átomo. El número atómico determina un elemento (por ejemplo, el elemento del número atómico 6 es carbono).

Electrones

Los electrones fueron descubiertos por Sir John Joseph Thomson en 1897. Después de muchos experimentos con rayos catódicos, J.J. Thomson demostró la relación entre la masa y la carga eléctrica de los rayos catódicos. Confirmó que los rayos catódicos son partículas fundamentales que están cargadas negativamente; Estos rayos catódicos se conocieron como electrones. Robert Millikan, a través de experimentos de caída de aceite, encontró el valor de la carga electrónica.

Los electrones se ubican en una nube de electrones, que es el área que rodea el núcleo del átomo. Usualmente, existe una mayor probabilidad de encontrar un electrón más cercano al núcleo de un átomo. Los electrones se pueden abreviar como e-. Los electrones tienen una carga negativa que es igual en magnitud a la carga positiva de los protones. Sin embargo, su masa es considerablemente menor que la de un protón o neutrón (y como tal, por lo general se considera insignificante). Cantidades desiguales de protones y electrones crean iones: cationes positivos o aniones negativos.

Neutrones

James Chadwick descubrió los neutrones en 1932, cuando demostró que la radiación penetrante incorporaba haces de partículas neutras. Los neutrones se localizan en el núcleo con los protones. Junto con los protones, constituyen casi toda la masa del átomo. El número de neutrones se puede encontrar restando el número de protones del número de masa atómica. Los neutrones en un elemento determinan el isótopo de un átomo y, a menudo, su estabilidad. Este número no es necesariamente igual al número de protones.

Tamaño

Las partículas subatómicas desempeñan dos papeles vitales en la estructura de la materia. Ambos son los bloques de construcción básicos del universo y el mortero que une los bloques. Aunque las partículas que cumplen estos diferentes roles son de dos tipos distintos, sí comparten algunas características comunes, la principal de las cuales es el tamaño.

El pequeño tamaño de las partículas subatómicas tal vez se exprese de manera más convincente, no al establecer sus unidades de medida absolutas, sino al compararlas con las partículas complejas de las que forman parte.

Un átomo, por ejemplo, tiene típicamente 10-10 metros de diámetro, sin embargo, casi todo el tamaño del átomo es espacio “vacío” desocupado disponible para los electrones de carga puntual que rodean el núcleo. La distancia a través de un núcleo atómico de tamaño promedio es aproximadamente de 10 a 14 metros, solo 1 / 10,000 del diámetro del átomo.

El núcleo, a su vez, está formado por neutrones eléctricamente neutrales, llamados colectivamente nucleones así como protones cargados positivamente. Y un solo nucleón tiene un diámetro de aproximadamente 10 a 15 metros, es decir, aproximadamente 1/10 del núcleo y 1 / 100.000 la del átomo.

Los quarks más pequeños de lo que los físicos pueden medir. En experimentos con energías muy altas, equivalentes a sondear protones en un objetivo con electrones acelerados a cerca de 50,000 GeV, los quarks parecen comportarse como puntos en el espacio, sin un tamaño medible; por lo tanto, deben ser menores de 10 a 18 metros, o menos de 1 / 1,000 del tamaño de los nucleones individuales que forman. Experimentos similares muestran que los electrones también son más pequeños de lo que es posible medir.

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