Quarks

Los quarks o cuarks son las partículas elementales más pequeñas del universo; teóricamente son los verdaderos constituyentes básicos e internos de la materia, ya que estos se unen entre sí para formar los electrones, protones, neutrones y otras partículas. Este modelo fue elaborado en la década de los 60’s por los físicos estadounidenses Murray Gell-Mann (que ganó el Premio Nobel de Física de 1969 gracias a ello) y George Zweig, de manera independiente.

Estos quarks, según dicho modelo, son solamente seis:

• u (up o arriba)
• d (down o abajo)
• c (charm o encanto)
• s (strange o extraño)
• t (top o cima)
• b (bottom o fondo)

Con sus respectivas antipartículas (antiquarks). Poseen carga eléctrica fraccionaria, espín de 1/2 (esto es, giran en sentido horario) y antipartículas (como ya mencioné) con carga y demás características opuestas. Pueden combinarse de manera distinta para formar las diversas partículas subatómicas existentes y conocidas; para dar un ejemplo, un protón está formado por dos quarks up y uno down.

El modelo de quarks fue creado para tratar de explicar la estructura interna de los hadrones obtenidos en los aceleradores de partículas a través de la colisión inelástica entre sí de otras partículas, como los electrones, protones y neutrones. Tiempo más adelante, y de la misma manera, se demostró experimentalmente su existencia, lo que permitió validar exitosamente dicha hipótesis. Este modelo de quarks, conocido ahora como modelo estándar, es el aceptado y usado hasta el momento por los físicos de partículas en sus investigaciones. [1]

Junto a los leptones, los quarks forman prácticamente toda la materia de la que estamos rodeados. En concreto la constituyen los quarks up y quarks down ya que forman los protones y neutrones los cuales, a su vez, forman los núcleos atómicos.

El modelo atómico de Rutherford establecía que el átomo no es indivisible, sino que consta de un núcleo central con carga eléctrica positiva y de una nube de electrones que giran a su alrededor. El núcleo atómico está formado por protones y neutrones. Estas 3 partículas elementales (protones, neutrones y electrones) pasaron a 4, cuando en la década de 1930 aparecieron, de forma indirecta, los neutrinos.

A mediados de la década de 1960 había un cierto consenso en que el protón poseía un tamaño aproximado de 10–15 m con una distribución suave de carga eléctrica positiva en su interior.

Entre 1967 y 1973, se realizaron una serie de experimentos, en el acelerador lineal de partículas de Stanford (SLAC), con el objetivo de estudiar la dispersión electrón-protón y ver la distribución de carga en el protón. En el SLAC, las partículas aceleradas pueden alcanzar energías de hasta 50 GeV, suficiente para que puedan traspasar nucleones (protones y neutrones).

El análisis teórico de las colisiones inelásticas consideran varias hipótesis para explicar la función de forma de la dispersión resultante de las colisiones. Una de ellas, es considerar que un protón está compuesto por partículas puntuales cargadas y con espín 1/2. Al analizar los datos experimentales, se comprobó que tal hipótesis era la adecuada. Este descubrimiento les mereció el premio Nobel de Física de 1990 a Taylor, Kendall y Friedmann, líderes de los experimentos en el SLAC. [2]

Referencias

↑ https://es.quora.com/Qu%C3%A9-son-exactamente-los-quarks
↑ https://astrojem.com/teorias/quarks.html

Pierre Curie

Nació el 15 de mayo de 1859 en París.

Cursó estudios de ciencias en la Sorbona.

En 1880, junto a su hermano Jacques, observó que se produce un potencial eléctrico cuando se ejerce una presión en un cristal de cuarzo; lo llamaron piezoelectricidad. Durante los estudios posteriores sobre magnetismo, descubrió que las sustancias magnéticas, a una cierta temperatura (conocida como punto de Curie), pierden su magnetismo.

En 1895 trabajó como profesor de la Escuela de Física y Química de París.

En 1895 se casó con la también física Marie Curie. Dejó su trabajo sobre el magnetismo para unirse a la investigación de su esposa y en 1898 el matrimonio el descubrimiento de dos nuevos elementos: el polonio (Marie le dio ese nombre en honor de Polonia, su país natal) y el radio.

En los siguientes cuatro años los Curie, trabajando en condiciones muy precarias, trataron una tonelada de pechblenda, de la que aislaron una fracción de radio de un gramo.

En 1903 compartieron con Becquerel el Premio Nobel de Física por el descubrimiento de los elementos radiactivos. Marie Curie fue la primera mujer en recibir un Nobel. En 1904 le nombraron profesor de Física en la Universidad de París, y en 1905 miembro de la Academia Francesa.

Pierre Curie murió en París el 19 de abril de 1906, tras ser atropellado por un coche de caballos. [1]

Referencias

↑ https://www.buscabiografias.com/biografia/verDetalle/2827/Pierre%20Curie

Marie Curie

Gran parte de lo que sabemos sobre la radiactividad se lo debemos a la científica Marie Curie. 

Maria Sklodowsa (nombre de soltera), nacida en Varsovia en 1867, hija de un profesor de matemáticas y física. Desde su juventud se destacó por su inteligencia y brillante memoria, y pronto empezó a contribuir a los ingresos familiares dando clases.

En 1891 fue a París para matricularse en la Sorbona, donde fue la primera de su promoción. Tres años más tarde se casó con Pierre Curie, con quien llevó a cabo sus trabajos.

A finales de 1890 los físicos quedaron sorprendidos por los trabajos de Henri Becquerel sobre el uranio, Becquerel descubrió que las sales del uranio trasmitían radiaciones similares a los rayos X. Marie Cue se decidió a experimentar con otras sustancias con el fin de comprobar su también emitían radiaciones. Al principio ayudó mucho el fenómeno de piezolectricidad, es decir, la generación de una carga eléctrica por compresión de un cristal no conductor, descubierto por Pierre Curie, su marido. El electrometro piezoeléctrico de cuarzo permitía detectar las diminutas cargas eléctricas que Marie trataba de descubrir.

Marie, por ser una mujer que trabajaba en un ambiente claramente masculino, tuvo a menudo dificultades para ser aceptada y conseguir equipos. Empezó su trabajo por una serie de experimentos sencillos, probando con el electrómetro todas las sustancias que podía conseguir. No tardó en descubrir el torio y sus compuestos se comportaban de manera semejante al uranio.

Se centró en los compuestos del uranio y del torio. Comprobó las corrientes eléctricas producidas por el uranio no dependían del estado sólido o en polvo, seco o húmedo, del compuesto, sino de la cantidad de uranio presente. Este importante dato sugería que la corriente no procedía de la interacción entre las sustancia, sino del propio átomo.

En el año 1903 los Curie y Henri Becquerel recibieron conjuntamente el Premio Nobel por su descubrimiento de la radiactividad. Fue un gran triunfo, pero a Marie empezaron a reconocerla en otros campos. Así, en aquella época todavía no enseñaba en la universidad. 

Pero al morir Pierre, en 1906, le sucedió en su cátedra de física, siendo la primera mujer que impartió clases en la Sorbona. La labor de Marie fue, muy importante para la ciencia y las mujeres. Aunque tanto la ciencia como la educación tardarían décadas en abrir sus puertas a las mujeres, Marie Curie fue pionera en ese aspecto.Marie hizo experimentos, entre otros con un mineral llamado pechblenda, que contiene oxido de uranio y al parecer emitía radiaciones cuatro veces más intensas que el uranio. Utilizando técnicas de medición que ellos mismos desarrollaron, los Curie, que trataban de determinar si la pechblenda contenía alguna sustancia que provocara esta actividad, anunciaron el descubrimiento de dos nuevos elementos, el polonio (Por Polonia, el país natal de Marie) y el radio, y denominaron radiactividad a la actividad eléctrica producida por uranio combinado con estos nuevos elementos. Pierre estudió también la acción del campo magnético sobre la radiación emitida por el radio y descubrió que existían tres tipos de partículas radiactivas: positivas, negativas y neutras, que más tarde el físico Ernest Rutherford denominó rayos alfa, beta y gamma.

Siguió desarrollando aplicaciones médicas en rayos X y de la radiactividad hasta su muerte (causada por su constante exposición a los rayos que había estudiado con tanto empeño),En 1910 Marie consiguió aislar por primera vez el radio en estado metálico puro y al año siguiente volvió a recibir Premio Nobel, esta vez en química.

Marie Curie realizó una contribución única al descubrimiento de la radiactividad y al estudio de los elementos radiactivos. Descubrió el elemento que ha proporcionado muchos tratamientos contra el cáncer y contribuyó al desarrollo del empleo de rayos X para diagnosticar enfermedades. Su labor también abrió camino a las investigaciones de su hija Iréne y de su yerno, Fréderic Joliot, matrimonio que también trabajó en equipo y estudió la fisión nuclear y la producción de energía nuclear.

Molécula

Raramente los átomos de un cuerpo simple se encuentran aislados, tienden a combinarse entre ellos o con los átomos de otros cuerpos simples (constituidos por una sola sustancia o clase de materia) formados por moléculas.

Es decir, una molécula es una agrupación ordenada de átomos.

La menor cantidad de un cuerpo compuesto (constituidos por varias sustancias o clases de materia) que puede existir es una molécula. Todas las moléculas de un cuerpo compuesto son idénticas. Las propiedades físicas y químicas de un cuerpo compuesto están determinadas por la estructura de sus moléculas.

Las moléculas pueden varia en tamaño desde las más simples compuestas por dos átomos, como el hidrógeno, oxígeno, monóxido de carbono, clorhídrico, etc., hasta las más complejas de hormonas, ácidos nucleicos, proteínas, etc., que pueden tener cientos de átomos.[1]

Tipos de moléculas

Moléculas discretas 

Las moléculas pueden estar formadas por un número bien definido de átomos (generalmente un número pequeño). Las entidades que constituyen en este caso se llaman moléculas discretas. Estas moléculas suelen existir tanto en estado gaseoso como en estado condensado. Un ejemplo de moléculas discretas son las moléculas de hidrógeno o de glucosa.
Moléculas gigantes
En este segundo caso las moléculas pueden estar formadas por agregados de átomos o iones que existen sólo en estado condensado. Estas estructuras se extienden indefinidamente en el espacio. En este caso distinguimos tres sub-grupos: si se extienden en una dirección las llamaos cadenas infinitas, si se extienden en dos en una direcciones las llamamos cadenas infinitas), si se extienden en tres direcciones las llamamos estructuras tridimensionales infinitas. En estos últimos casos las moléculas son llamadas moléculas gigantes. Como ejemplos de moléculas gigantes tenemos un cristal iónico, una sal fundida, un metal sólido o fundido, un sólido covalente (como el diamante o la sílice, en el que todos los átomos quedan unidos a los vecinos más próximos por enlaces covalentes de igual fuerza). [2]

Macromolécula

Las macromoléculas son moléculas parecidas a cadenas, llamadas polímeros (molécula larga formada por muchos componentes químicos similares o idénticos unidos por enlaces covalentes). Las unidades pequeñas que se repiten en la macromolécula se llaman monómeros.

Las gran mayoría de las moléculas que componen las células son compuestos basados en carbono con un rango de peso molecular que va de 100 a 1000. Las moléculas inorgánicas pequeñas son mucho menos abundantes que las orgánicas.

Los compuestos orgánicos tienen diversas funciones en las células: actúan como fuente de energía, o forman parte de moléculas mayores denomidas macromoléculas, o son responsables de llevar señales químicas de una célula a la otra o son intermediarios en las vías metabólicas.
Algunas de ellas pueden cumplir más de una función al mismo tiempo, por ejemplo los azúcares son una fuente de energía para la células y al mismo tiempo son los monomeros constituyentes de las macromoléculas. [3]

Referencias
↑ https://energia-nuclear.net/definiciones/molecula.html↑ https://energia-nuclear.net/definiciones/molecula.html↑https://es.wikibooks.org/wiki/Biolog%C3%ADa_celular/Macromol%C3%A9culas

Átomo

Un átomo es la menor cantidad de un cuerpo simple o elemento que puede existir aislada.

El hidrógeno y el oxigeno son cuerpos simples, la menor cantidad que ellos pueden tener es un átomo de hidrógeno o un átomo de oxigeno.

Los átomos son a su vez, estructuras relativamente complejas compuestas por tres clases de partículas: electrones, protones y neutrones.

Electrón (e-)

Es una partícula elemental estable cargada negativamente que constituye uno de los componentes fundamentales del átomo. Por este motivo también se la puede definir como una partícula subatómica. Forma parte del grupo de los leptones.

Los electrones pueden aparecer en estado libre (sin estar unidos a ningún átomo) o atados al núcleo de un átomo. Existen electrones en los átomos en capas esféricas de diversos radios. Estas capas esféricas representan los niveles de energía. Cuanto más grande sea el caparazón esférico, mayor será la energía contenida en el electrón.

En los conductores eléctricos, los flujos de corriente son los electrones de los átomos que circulan de forma individual de un átomo a otro en la dirección del polo negativo al polo positivo del conductor eléctrico. En los materiales semiconductores, el corriente eléctrico también se produce mediante el movimiento de los electrones.

En algunos casos, lo más ilustrativo para visualizar el movimiento de la corriente eléctrica son las deficiencias de electrones de átomo a átomo. Un átomo deficiente en electrones en un semiconductor se llama agujero. Los agujeros, en general, se "mueven" entre los polos eléctricos de positivo a negativo. [1]

Protón (p+)

Es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental positiva 1 (1,6 × 10-19C), igual en valor absoluto y de signo contrario a la del electrón, y una masa 1836 veces superior a la de un electrón.

Se ve el protón como estable, con un límite inferior en su vida media de unos 1035 años, aunque algunas teorías predicen que el protón puede desintegrarse en otras partículas.​ Originalmente se pensó que el protón era una partícula elemental, pero desde la década de 1970 existe una evidencia sólida de que es una partícula compuesta. Para la cromodinámica cuántica el protón es una partícula formada por la unión estable de tres quarks. [2]

Neutrón (n)

Mediante diversos experimentos se comprobó que la masa de protones y electrones no coincidía con la masa total del átomo; por tanto, Rutherford supuso que tenía que haber otro tipo de partícula subatómica en el núcleo de los átomos.

Estas partículas se descubrieron en 1932 por J. Chadwick. Al no tener carga eléctrica recibieron el nombre de neutrones. El hecho de no tener carga eléctrica hizo muy difícil su descubrimiento.

Los neutrones son partículas sin carga y de masa algo mayor que la masa de un protón.[3]

Referencias

1. ↑ https://energia-nuclear.net/definiciones/electron.html
2. ↑ https://es.wikipedia.org/wiki/Prot%C3%B3n
3. ↑ http://newton.cnice.mec.es/materiales_didacticos/el_atomo/neutron.htm?2&3

La materia

La materia es simplemente, todo aquello que constituye todos los cuerpos.

El concepto de la materia es indefinible porque es un concepto primario.

No todos los cuerpos están constituidos en igual forma y un análisis de los mismos nos ha llevado a separarlos en dos grupos: cuerpos simples y cuerpos compuestos.

Los cuerpos simples son aquellos constituidos por una sola clase de sustancia o materia y los cuerpos compuestos constituidos por varias.

Así el hidrógeno y el oxigeno son cuerpos simples, pero el agua es un cuerpo compuesto de hidrógeno y oxigeno en proporciones apropiadas y bien determinadas.

En la naturaleza se ha identificado 92 cuerpos simples, también llamados elementos químicos. El más ligero de todos es el hidrógeno y el más pesado es el uranio.

Aunque la materia parece tener a primera vista una estructura continua, está en realidad formada por un conglomerado de partículas que son átomos y moléculas.

Propiedades de la materia

Propiedades generales

• Extensión: Característica que le permite a la materia ocupar un lugar en el espacio.
• Masa: Cantidad de materia que contiene un cuerpo.
• Inercia: Impide el desplazamiento sin la influencia de una fuerza, impenetrabilidad que hace que otra materia no pueda ocupar el mismo espacio.
• Porosidad: implica los intersticios entre las partículas que la conforman.
• Divisibilidad: es la capacidad de subdivisión en partes del todo de la materia.
• Elasticidad: permite que la materia vuelva a su forma original cuando ya la fuerza cesa de ejercer su fuerza y por último la temperatura.

Propiedades específicas

• Densidad: es la cantidad de masa por unidad de volumen. Cada materia tiene su propia densidad.
• Volumen: es el punto de ebullición que se refiere a la temperatura en que, exclusivamente los líquidos, hierven.
• Punto de fusión: depende de la propiedad específica de la materia sólida, por el cual pasa de la solidez a un estado líquido.
• Grado de conductibilidad de energía eléctrica: hay cuerpos que conducen la energía eléctrica de mayor manera que otras, también hay materias que directamente son inconducentes y aislantes de energía eléctrica, esto depende de las características particulares del cuerpo material.
• Grado de conductibilidad térmica: la conducción térmica es la transferencia de energía que se expresa en el aumento o la disminución de la temperatura de la materia, como en el caso anterior es la propiedad material la que condiciona o facilita la influencia térmica. [1]

Referencias

1 ↑ https://concepto.de/cuales-son-las-propiedades-de-la-materia/