Imagenes de nivel subatomico

Imagenes de nivel subatomico

lista de partículas elementales

En el interior de un átomo hay sobre todo un espacio vacío, un núcleo denso con la mayor fuerza jamás conocida y unas partículas llamadas quarks que aún no se han visto. De hecho, los quarks podrían tener un tamaño cero, mientras que se desplazan alrededor de los neutrones y protones casi a la velocidad de la luz. Los electrones también están en todos los lugares donde pueden estar, simultáneamente. El reino cuántico es un lugar extraño.

Los quarks dentro de los protones y neutrones son tan pequeños que aún no han sido detectados por ningún equipo. El aparato más potente en este sentido es un acelerador de partículas en Europa llamado Gran Colisionador de Hadrones, que permite resolver el tamaño de objetos tan pequeños como 5*10-20m, es decir, el tamaño 1/2000 de un protón. Cualquier cosa más pequeña que eso podría pasar desapercibida, y los quarks podrían ser más pequeños.

Las cosas en el mundo de las partículas subatómicas no son tan fáciles de imaginar y comprender como las que ocurren en la Tierra. En los años 40, el físico estadounidense Richard Feynman comenzó a investigar las fuerzas subatómicas. Descubrió que no había ningún campo gravitatorio en un protón, por ejemplo. En su lugar, las partículas eran empujadas por la emisión y absorción de partículas.

gluon

El modo en que los electrones se reordenan cuando los átomos o las moléculas se juntan es la esencia de la química, y la capacidad de manipular esos reordenamientos es el objetivo del ámbito emergente de la nanotecnología. Una comprensión más completa podría conducir a enormes avances científicos y tecnológicos.

Desgraciadamente, los científicos e ingenieros se enfrentan a importantes problemas a la hora de abordar esta cuestión. Los átomos y las moléculas no sólo son muy pequeños, por lo que se requiere un equipo altamente especializado para «verlos», sino que todo lo que ocurre a nivel atómico sucede muy, muy rápido. Por ejemplo, un electrón gira alrededor del núcleo de un átomo una vez cada 150 attosegundos, es decir, alrededor de una 10 millonésima de milmillonésima de segundo, demasiado rápido para que el ojo humano o cualquier equipo existente lo detecte.

Los científicos tienen un buen conocimiento de las combinaciones químicas simples, pero no de entidades complejas como las moléculas biológicas. Y los nanotecnólogos operan esencialmente a ciegas, en el sentido de que aún no son capaces de observar mientras se ensamblan las nanoestructuras que construyen. Sólo saben si han tenido éxito después del hecho.

protón

¿Puede explicarme, por favor, cómo exactamente nuestros ojos son capaces de ver esas esferas que conocemos como átomos? Como si los fotones estuvieran golpeando esos electrones en constante movimiento y luego se reflejaran y golpearan la retina de nuestros ojos donde se absorbe. Eso está bien. Pero quiero saber, ¿cómo interactúan exactamente los fotones con esos electrones en constante movimiento de un átomo de un objeto del que se reflejan?

El vídeo enlazado muestra una imagen de TEM. En la microscopía electrónica de transmisión, tienes un haz paralelo de electrones que incide en el material, que se dispersa por los átomos del material. Tenga en cuenta que, no es sólo la nube de electrones, sino el potencial formado por el núcleo atómico (núcleo + electrones del núcleo) y los electrones de valencia juntos, que dispersan los electrones incidentes. Para ver la imagen se puede utilizar un centelleador para capturar los electrones, lo que da lugar a la emisión de fotones. También se puede utilizar un sistema CCD para este fin y obtener una imagen digital.

Durante el proceso de dispersión, hay electrones dispersados elástica e inelásticamente. Los electrones dispersados elásticamente son útiles para formar patrones de difracción, que pueden utilizarse para estudiar las estructuras atómicas. Los electrones dispersados inelásticamente pueden utilizarse para la caracterización del material en EELS, EDX, etc.

masa de partículas subatómicas

A cada momento, las partículas subatómicas atraviesan tu cuerpo en un número insondable. Cada segundo, unos 100.000 millones de neutrinos procedentes del sol pasan por la uña de tu pulgar, y te bañas en una lluvia de muones, nacidos en la atmósfera terrestre. Incluso los humildes plátanos emiten positrones, la contrapartida antimateria del electrón. Existe todo un universo de partículas que desconocemos, sobre todo porque son invisibles.

Cuando me enteré, siendo adolescente, de que existía este mundo incalculable de partículas, no podía dejar de pensar en él. Y cuando pensaba en ello, apenas podía respirar. Era, para robar una metáfora del escritor David Foster Wallace, un pez que acaba de darse cuenta de que está nadando en el agua. La revelación de que nos estamos cociendo en una sopa de partículas es la razón por la que estudié física y, finalmente, escribí sobre ella.

Para comprender realmente la materia en su nivel más fundamental, hay que ser capaz de visualizar este mundo oculto. Ahí es donde entran los detectores de partículas. Detectan rastros de los componentes más minúsculos del universo, haciendo que estos conceptos intangibles sean reales. Además, los detectores de partículas revelan la belleza: Las partículas dejan atrás elegantes espirales de burbujas, destellos de luz y nítidas líneas de chispas.