sábado, 16 de abril de 2016
Otras partículas subatómicas y los aceleradores de partículas - Por Pablo Villanueva Guillén y Marina García Camacho
Otras partículas subatómicas
LOS
FOTONES
En el
siglo XVII, Isaac Newton defendió la teoría que afirmaba que la luz son
partículas. En esos mismos años, Huygens y Hooke (rivales de Newton) apoyaron
la hipótesis que decía que la luz es una onda.
A pesar
de que parezcan completamente distintas, ambas teorías fueron esenciales para
que Albert Einstein, entre 1905 y 1917, desarrollara el concepto de fotón, al que originalmente llamó
“cuanto de luz”.
La luz está formada por fotones. Por tanto, podemos
definir al fotón como una partícula de luz que se propaga en el
vacío, y que es portadora de todas las formas de radiación
electromagnética, incluyendo a los rayos gamma, los rayos
X, la luz ultravioleta, la luz visible, la luz infrarroja, las microondas, y
las ondas de radio.
El concepto de fotón es necesario para
explicar el fenómeno fotoeléctrico y otros fenómenos que requieren que la luz
tenga carácter de partícula. Con el concepto de fotón se han llevado a cabo
avances muy importantes en la física teórica y experimental, y se han creado
inventos como el láser.
Además, los fotones se aplican en muchas otras áreas, como la
fotoquímica, el microscopio fotónico y la medición de distancias moleculares.
LOS
QUARKS
Hasta la
mitad del siglo pasado, la física de las partículas era relativamente simple.
Las únicas partículas atómicas elementales conocidas eran el electrón (cargado negativamente), el protón (cargado positivamente), el neutrón
(sin carga) y el neutrino. Pero la
mejora de los medios de detección ha permitido conocer la existencia de un
número increíble de partículas diferentes. Esto sugería la existencia de
partículas aún más elementales cuyas diferentes combinaciones serían las
responsables de semejante variedad de partículas.
Los
progresos teóricos en los años sesenta condujeron a los físicos a la conclusión
de que protones y neutrones eran, de hecho, sistemas complejos que poseían una
estructura interna, y que estaban constituidos por partículas más elementales
que llamaron “quarks”. Estos trabajos mostraron que debían existir seis tipos
de quarks, que fueron llamados: up
(arriba), down (abajo), charm (encanto), strange (extraño), top
(cima) y bottom (fondo).
En
condiciones ordinarias, los quarks no
existen en estado aislado; se les encuentra sólo asociados en pequeños
grupos llamados “hadrones”. Existen dos tipos de hadrones: los bariones,
formados por tres quarks, y los mesones, formados por un quark y un
antiquark. Los dos bariones que constituyen los núcleos de los átomos son: el
protón, formado por dos quarks “up” (arriba) y un quark “down” (abajo), y el
neutrón, constituido de dos quarks “down” y un quark “up”.
LOS
LEPTONES
Además de
los quarks, se encuentra una segunda categoría de partículas elementales: los
leptones. Los dos ejemplos más conocidos son el electrón y el neutrino. El
electrón es una partícula de carga negativa que ayuda a los protones y
neutrones a formar átomos. El neutrino es una partícula que interactúa muy poco
con la materia ordinaria.
Los
quarks, junto con los leptones, son los constituyentes fundamentales de la
materia.
¿Qué
es un acelerador de partículas?
Los
físicos, hasta el siglo XX, aún estudiaban las propiedades de la materia
macroscópicamente. Fue a finales del siglo XIX que los científicos mostraron
interés por el mundo atómico y de las moléculas. En estas épocas por así
decirlo la moda eran otros tipos de ciencias, no la física experimental, pues todavía
no existían los medios necesarios para comprobar teorías y llevarlas a la
práctica.
Al
acelerador de partículas podría considerárselo como el mayor juguete de los físicos,
pues supera en tamaño, complejidad… A cualquier otro.
El acelerador de
partículas utiliza campos electromagnéticos para acelerar partículas cargadas
hasta altas velocidades, y así, colisionarlas con otras partículas. De esta
manera, se generan multitud de nuevas partículas que -generalmente- son muy
inestables y duran menos de un segundo. Esto permite estudiar más a fondo las
partículas que fueron colisionadas por medio de las que fueron generadas
(estudiar el mundo subatómico y descubrir nuevas partículas). Los aceleradores
de partículas imitan, en cierta forma, la acción de los rayos cósmicos sobre la
atmósfera terrestre, lo cual produce al azar una lluvia de partículas exóticas
e inestables.
Sin
embargo, los aceleradores prestan un entorno mucho más controlado para estudiar
estas partículas generadas, y su proceso de desintegración.
La mayoría
de aceleradores constan de estas partes
básicas:
-Una fuente
de partículas elementales ionizadas.
-Un tubo con
un vacío parcial donde se desplazan las partículas.
-Un sistema para aumentar la velocidad de
dichas partículas.
-Un anillo de almacenamiento (este último no
es preciso en todos los aceleradores).
Entre todos los aceleradores de
partículas existen dos tipos distintos:
El acelerador lineal
también llamado LINAC (linear accelerator) es un tipo de acelerador en el cual
las partículas son aceleradas a lo largo de una trayectoria recta sobre una
línea, lo que hace que el tiempo disponible para el aceleramiento y la energía
lograda por las partículas se vean limitados por las dimensiones de las que
dispongan las instalaciones o simplemente del aparato, a diferencia de los
circulares, que permiten que las partículas viajen muchas veces a lo largo de
una circunferencia.
ACELERADORES CIRCULARES
En un
acelerador circular, las partículas se mueven en una trayectoria casi circular
hasta alcanzar la energía necesaria. Esa trayectoria se consigue usando
potentes campos magnéticos. La ventaja sobre los lineales es que de esa forma
podemos mantener una continua aceleración, dado que las partículas pueden
circular todo el tiempo que se necesite. Otra ventaja es que son relativamente
más pequeños que los aceleradores lineales de potencia semejante.
Dependiendo
de la energía y del tipo de partículas aceleradas, los aceleradores circulares
diseñados para la Física de Partículas tienen la desventaja de emitir radiación
sincrotrón. Esto provoca una continua pérdida de energía y los problemas
asociados a la presencia de este tipo de radiación.
|
EL
GRAN COLISIONADOR DE HADRONES
El Gran Colisionador de
Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) es el mayor acelerador de partículas
del mundo. En este experimento, los físicos del Laboratorio Europeo de Física
de Partículas hacen chocar entre sí partículas subatómicas (principalmente
protones, uno de los constituyentes del núcleo del átomo) en puntos
seleccionados donde se ubican grandes detectores. Estos registran las
partículas resultantes de las colisiones para estudiar los elementos que
componen la materia de la que está hecho el Universo, incluidos nosotros
mismos, y sus interacciones.
Situado
en la frontera franco-suiza cerca de Ginebra, el LHC es un anillo de 27
kilómetros de circunferencia ubicado a 100 metros bajo tierra. Es una de las
máquinas más complejas construida nunca: cuenta con 9.300 imanes
superconductores, fundamentales para hacer girar los haces de partícula.
Fue
inaugurado en 2008, pero no empezó a funcionar hasta finales de 2009. En 2010
alcanzó los 7 teraelectrovoltios (TeV) de energía de colisión entre partículas,
la mayor registrada en un experimento de este tipo.
El LHC se mantendrá operativo al
menos 15 años. En ese tiempo, los científicos esperan obtener datos suficientes
para profundizar en el conocimiento del origen y formación del Universo.
jueves, 14 de abril de 2016
Orbitales
Como
no se puede precisar la posición de un electrón, únicamente
podemos hablar de la probabilidad de hallarlo en un punto determinado
del espacio, dicho espacio es llamado un orbital atómico. En esta
zona del espacio existe una alta probabilidad de encontrar un
electrón.
·
FORMAS Y TIPOS DE ORBITALES
El
tamaño y la forma de la zonas orbitales están determinadas por el
número
cuántico principal
(n)
que describe el tamaño del orbital y el número
cuántico del momento angular orbital
(l)
que describe la forma y depende del número cuántico principal.
Existen
varios tipos de orbitales de pendiendo de “l”:
-
Orbitales “s”: estos
son aquellos con simetría esférica.
-
Orbitales “p”:
la forma para representar este orbital es
la de dos esferas achatadas hacia el núcleo atómico y orientadas
según los ejes de coordenadas. Estos tienen tres variantes; “px”,
“py” y “pz”.
-
Orbitales “d” y “f”:
estos son los más variados; “d” tiene cinco variaciones y “f”,
siete.
domingo, 17 de enero de 2016
LOS MÉTODOS DE SEPARACIÓN DE COMPUESTOS. Andrea Sanchez y Andrea Murcia
Para separar los componentes de un compuesto se utilizan básicamente dos
técnicas:
Descomposición térmica
La descomposición térmica es un método utilizado para transformar unas sustancias puras, con temperaturas de fusión altas, en otras con distintas propiedades.
Descomposición térmica
La descomposición térmica es un método utilizado para transformar unas sustancias puras, con temperaturas de fusión altas, en otras con distintas propiedades.
Electrólisis
Se llama electrólisis a la descomposición de una sustancia por la
acción de la corriente eléctrica continua.
miércoles, 13 de enero de 2016
CAMBIOS DE ESTADO .- MARINA BERENGUEL Y SANDRA CLEMENTE
Los cambios de estado pueden ser regresivos o progresivos:
Cambios de estado regresivos
Los cambios de estado regresivos se consiguen disminuyendo la temperatura.
Al disminuir la temperatura las partículas se mueven más despacio y aumentan las fuerzas de atracción entre ellas. Estos cambios son la solidificación, la condensación y la sublimación inversa o regresiva.
Al disminuir la temperatura las partículas se mueven más despacio y aumentan las fuerzas de atracción entre ellas. Estos cambios son la solidificación, la condensación y la sublimación inversa o regresiva.
Solidificación
Es el cambio de estado en el que una sustancia en estado líquido pasa a estado sólido.
Es el proceso inverso a la fusión.
Es el proceso inverso a la fusión.
Condensación
Es el cambio de estado en el que una sustancia en estado gaseoso pasa a estado líquido.
Es el proceso inverso a la vaporización.
Es el proceso inverso a la vaporización.
Sublimación inversa o regresiva
Es el cambio de estado en el que una sustancia en estado gaseoso pasa a estado sólido sin pasar por estado líquido.
Es el proceso inverso a la sublimación progresiva.
Es el proceso inverso a la sublimación progresiva.
Cambios de estado progresivos
Los cambios de estado progresivos se consiguen aumentando la temperatura.
Al aumentar la temperatura las partículas se mueven más rápido y ''escapan'' de las fuerzas de atracción. Estos cambios son la fusión, la vaporización y la sublimación.
Fusión
Es el cambio de estado en el que una sustancia en estado sólido pasa a estado líquido.
Es el proceso inverso a la solidificación.
Vaporización
Es el cambio de estado en el que una sustancia en estado líquido pasa a estado gaseoso.
Es el proceso inverso a la condensación.
Sublimación
Es el cambio de estado en el que una sustancia en estado sólido pasa a estado gaseoso sin pasar por estado líquido.
Es el proceso inverso a la sublimación regresiva.
Al aumentar la temperatura las partículas se mueven más rápido y ''escapan'' de las fuerzas de atracción. Estos cambios son la fusión, la vaporización y la sublimación.
Fusión
Es el cambio de estado en el que una sustancia en estado sólido pasa a estado líquido.
Es el proceso inverso a la solidificación.
Vaporización
Es el cambio de estado en el que una sustancia en estado líquido pasa a estado gaseoso.
Es el proceso inverso a la condensación.
Sublimación
Es el cambio de estado en el que una sustancia en estado sólido pasa a estado gaseoso sin pasar por estado líquido.
Es el proceso inverso a la sublimación regresiva.
Clasificación de la Materia. Lisardo Alias y Carlos Saníjer
Clasificación
de la Materia
La
materia puede clasificarse en dos categorías principales:
- Sustancias puras, cada una de las cuales tiene una composición fija y un único conjunto de propiedades.
- Mezclas,
compuestas de dos o más sustancias puras.
ELEMENTOS
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Un
elemento es un tipo de materia que no puede subdividirse en dos o
más sustancias puras. Hay 112 elementos conocidos, de los cuales
91 existen en la naturaleza. Muchos elementos nos resultan familiares. |
COMPUESTOS
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Un
compuesto es una sustancia pura que contiene más de un elemento.
El agua es un compuesto formado por hidrógeno y oxígeno. El
metano y acetileno, son compuestos que contienen carbono e
hidrógeno en diferentes proporciones. Los compuestos poseen una composición fija. Es decir, un compuesto dado siempre contiene los mismos elementos con los mismos porcentajes en masa. |
MEZCLAS HOMOGÉNEAS
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Mezclas
homogéneas
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Una
mezcla contiene dos o más sustancias combinadas de tal forma que
cada una conserva su identidad química. Las mezclas homogéneas o uniformes son aquellas en las que la composición es la misma en toda la muestra. La mezcla homogénea también se denomina disolución, que consiste en un disolvente, normalmente la sustancia presente en mayor cantidad, y uno o más solutos. |
MEZCLAS HETEROGÉNEAS
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Mezclas
heterogéneas
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Una
mezcla contiene dos o más sustancias combinadas de tal forma que
cada una conserva su identidad química. Las mezclas heterogéneas o no uniformes son aquellas en las que la composición de la muestra varía de un punto a otro. |
domingo, 10 de enero de 2016
ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA
ESTADOS
DE AGREGACIÓN
Sólidos
Sólidos
Se
caracteriza porque opone resistencia a cambios de forma y de volumen.
Sus partículas se encuentran juntas y correctamente ordenadas
. las
partículas están unidas por fuerzas de atracción muy grandes, por
lo que se mantienen fijas en su lugar; solo vibran unas al lado de
otras.
En resumen los sólidos tienen las siguientes propiedades :
-Tienen
forma y volumen constantes
-No
se pueden comprimir, pues no es posible reducir su volumen
presionándolos
-Se
dilatan , con el calor, y se contraen , con el frío
PLASMA
El
plasma es estado de agregación independiente, muy parecido al
gaseoso , pero que determinada proporción de sus partículas están
cargadas eléctricamente y no poseen equilibrio magnéti por eso son buenos conductores eléctricos
y
sus partículas responden fuertemente a las interacciones electromagnéticas de
largo alcance.
El
plasma
presenta características propias que no se dan en los
sólidos,líquidos
o
gases,
por lo que es considerado otro estado de agregación de la materia.
Como el gas, el plasma no tiene una forma o volumen definido, a no
ser que esté encerrado en un contenedor; pero a diferencia del gas
en el que no existen efectos colectivos importantes, el plasma bajo
la influencia de un campo magnético puede formar estructuras como
filamentos, rayos y capas dobles .Los átomos de este estado se
mueven libremente; cuanto más alta es la temperatura más rápido se
mueven los átomos en el gas, y en el momento de colisionar la
velocidad es tan alta que se produce un desprendimiento de
electrones.
Calentar
un gas puede ionizar sus moléculas o átomos (reduciendo o
incrementado su número de electrones para formar iones),
convirtiéndolo en un plasma
GAS
Se
denomina gas al estado de agregación de la materia que no tiene
forma ni volumen propio. Su principal composición son moléculas no
unidas, expandidas y con poca fuerza de atracción, haciendo que no
tengan volumen y forma definida provocando que este se expanda para
ocupar todo el volumen del recipiente que la contiene. Esto explica
las propiedades de expansibilidad y compresibilidad que presentan los
gases: sus partículas se mueven libremente, de modo que ocupan todo
el espacio disponible. La compresibilidad tiene un límite, si se
reduce mucho el volumen en que se encuentra confinado un gas éste
pasará a estado líquido. Al aumentar la temperatura las partículas
se mueven más deprisa y chocan con más energía contra las paredes
del recipiente, por lo que aumenta la presión:
https://www.youtube.com/watch?v=NqpNH4B41fA
Líquido
Sus
características principales son que tienen volumen constante, pero,
no tienen forma fija, ya que, se adapta al recipiente en el que se
deposite el líquido. Las fuerzas de atracción son menores a la de
los sólidos, por tanto, sus partículas, tienen mayor movilidad.
Normalmente, las partículas se mueven a una velocidad dependiendo de
la temperatura, cuanto más alta es, estas tienen una mayor velocidad
de movimiento, y cuanto más pequeña, tienen una menos velocidad.
Habitualmente,
asociamos los cambios de estado, con los del agua, ya que son los que
normalmente utilizamos. La temperatura de cambio de estado para el
agua es de:
-
Ebullición: 120ºC.
- Congelación: 0ºC.
Hecho por:
- Pablo Villanueva Guillén
-Javier Galdeano Rodrígez
-Alberto Perez García
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