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Los siete elementos (intentando entender al Universo)

Tierra, fuego, aire y agua, los cuatro elementos que los filósofos griegos creían que formaban todo, y en realidad tan equivocados no estaban. Hoy sabemos que usted, las piedras y las estrellas son el resultado de algunos ingredientes, y del modo de como ellos interactúan entre si. Para entender ésto, mire sus dedos, los que están manipulando su mouse o el touch pad. Ellos están compuestos por 99% de vacío. No tocan nada. Lo que mantiene esta pantalla en movimiento son partículas extremadamente pequeñas, intercambiadas frenéticamente entre los átomos de sus dedos y de su computadora, tablet o teléfono celular.
Esas partículas, los verdaderos elementos fundamentales de la naturaleza, habitan el universo cuántico. Dos de ellas, los quarks y electrones, forman toda la materia que usted ve.
Otros cuatro son bloques muy chicos de energía pura. Está también el neutrino, una partícula sin hogar que vive del lado de afuera de los átomos. Nuestro buceo en el mundo subatómico comienza por el y termina en un problema que hace a la ciencia de hoy parecer tan limitada del mismo modo que las ideas de los filósofos.

Neutrino

En un segundo, más de 120 mil millones de partículas minúsculas y casi sin masa habrán atravesado sus ojos a una velocidad aproximada de 300 mil kilómetros por segundo, y antes de que termine de leer este post, cerca de 10 millones de ellas serán creadas dentro suyo. ¿Sabe cual es el efecto de toda esa actividad? Prácticamente ninguna, eso es porque el neutrino es la forma de materia más liviana que existe, interactúa tan poco con las otras cosas que es llamada la partícula fantasma. El surge dentro del núcleo atómico, cuando un protón se vuelve neutrón (o viceversa). Eso ocurre en los átomos de hidrógeno del sol, y dentro suyo también. Ciertos átomos de potasio que forman su cuerpo están emitiendo neutrinos ahora mismo, pero no se ve nada porque siempre sobra alguna energía cuando esas transformaciones suceden. Esa fuerza, según Einstein se convierte en masa, y el proceso da origen, entre otras cosas a un nuevo y muy liviano neutrino, Pero no todos los elementos que forman el Universo son tan fantasmagóricos y antisociales como el neutrino. Hay uno de ellos que es muy interactivo, nuestro amigo Electrón.

Electron

El Neutrino está vagando solo por ahí, por el espacio. El Electrón, su primo más gordo también es medio nómade, pero acostumbra a vivir en un habitat natural, la periferia del átomo, y esa periferia del átomo, también conocida por electrósfera, es gigante. Si el núcleo del átomo fuera del tamaño de una pelota de fútbol, la parte habitada por los electrones sería del tamaño de un estadio.  A pesar de tener masa despreciable, los electrones son los responsables por las maravillas de la civilización; se chocan contra una pantalla de televisión y se enciende la imagen, se mueven en el filamento de una lamparita y ¡se hace la luz!, se apretan contra la plancha y producen calor, transforman en datos los toques en el teclado de quien está escribiendo este texto, y alimentan la gráfica del diario que lee todos los días. El Electrón fue la primera partícula subatómica en ser descubierta en 1897, y la única de la “vieja generación”, y continúa siendo fundamental. Diferente de los pesos pesados, protón y neutrón, que ya fueron denominados elementos fundamentales, pero fueron rebajados. Ellos son hechos de otras partículas, encontradas en 1964, y ellos son… los Quarks.

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Quarks

“Three quarks for muster mark.” fue de esa frase extraída del libro Finnegans Wake, un libro de dificil lectura del irlandés James Joyce que el físico americano Murray Gell-Mann sacó el nombre de los bloques de partículas formadoras de protones y neutrones, un nombre que no significa nada, pero los quarks significan mucho, ellos son los ladrillos que la naturaleza usa para construir protones y neutrones, las super partículas que forman el núcleo atómico. Cada una de ellas es hecha de tres quarks,  son como una cacerolas con grupos de tres amigos fieles, existen solo en grupos de tres y poseen un tipo de “carga eléctrica” llamada color… que puede ser azul, rojo o verde. Dentro de sus “cacerolas” cambian constantemente de color (o carga) todo el tiempo como modelos cambiando de ropa en un desfile dentro del átomo. Los quarks están confinados dentro de su grupo por una fuerza absolutamente alta que los empuja violentamente de nuevo cada vez que ellos intentan abandonar al grupo, y esa fuerza también es formada por una partícula llamada Glúon.

Glúon

Los glúons son como los estilistas de quark en el desfile subatómico. Ellos quedan circulando de un quark a otro dentro de la “cacerola” y son los responsables del cambio de color de los vestidos. Esas partículas funcionan como una especie de primavera que deja a los quarks libres cuando están próximos al centro del grupo, pero los empujan de vuelta con mucha fuerza cuando se alejan. La fuerza formada por el gluón es la más poderosa del Universo, casi infinitamente más fuerte que la gravedad que nos une al suelo. Responde al nombre de fuerza nuclear fuerte y mantiene al núcleo del átomo en cohesión. Pero algunas veces el elástico “revienta”, y el núcleo del átomo se deshace. Éste proceso es llamado Fisión Nuclear, cuando el átomo es partido en dos, o decaimiento radioactivo, cuando pedazos del nucleo atómico se sueltan dispersándose por ahí. Este desorden atómico, la radioactividad, es causada por partículas desordenadas, verdaderas destructoras del átomo, son los nada famosos Bosons W y Z.

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Bósons W y Z

Esas partículas son como los matones del colegio: grandes y pesadas. Pasan la vida empujando a codazos a los quarks, electrones y neutrinos. La banda de la fuerza débil está formada por tres integrantes, los bósons W-, W+ e Z, todos ellos con más de 86 veces el peso de un protón entero. Ellos promueven el terror dentro del núcleo llegando a expulsar partículas de adentro de los átomos más pesados (desde ahí la radiación). A pesar de la violencia, esa fuerza es menos intensa que la nuclear fuerte, que es cerca de 100 mil veces más poderosa. Es por eso que los matones se ganan el sobrenombre de “fuerza débil”. En realidad, la banda da la fuerza débil es una disidencia de otro bando, mucho mayor y más poderoso. En el comienzo del Universo, ellos estaban asociados a otras partículas, con las cuales componen una fuerza llamada “electrodébil” que no existe más. Miles de millones de esas antiguas compañeras de fuerza, saltan desde esta pantalla directo para sus ojos a cada segundo, hablamos del radiante Fotón.

Fóton

La señal del televisor, de la radio, del celular, de los rayos X, la fuerza que pega el imán del delivery en su heladera. Todo eso es compuesto de fotones. Ellos son más conocidos como las partículas que forman la luz visible. Pero esa solo es una de sus atribuciones. Lo que hace el fotón es cargar la segunda fuerza más poderosa del cosmos: la electromagnética. Millones de millones de veces más poderosa que la gravedad, es apenas cien veces menos intensa que la fuerza nuclear. Sepa que cuando le digo que sus dedos no son los que tocan su teclado, su mouse o su touch pad, es porque el toque es nada más que la repulsión electromagnética entre lo que está “tocando” y la piel. Una repulsión que ocurre porque su mano y lo que toca intercambian fotones cuando se aproximan. Piense en ésto cuando tenga sexo: todo lo que usted siente ahí, es un inmenso intercambio de fotones. Bueno, de hecho la fuerza electromagnética también es la principal responsable por mantener los electrones en torno del núcleo. Es ella la que comanda los enlaces químicos de los átomos y las moléculas. Bueno, hay otra fuerza por ahí, justamente la que usted percibe más en el día a día, es la vieja gravedad que es producto del Gravitón.

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Gráviton

La fuerza que empujó la manzana en la cabeza de Newton y que mantiene a la Tierra orbitando alrededor del Sol, todavía no es comprendida por la física cuántica, para la cual toda fuerza es hecha de alguna partícula de energía. La responsable por la gravedad tiene nombre: gravitón, pero cuando los físicos intentan chocar átomos en aceleradores de partículas para analizar lo que sale de ahí adentro, ¿dónde está el gravitón?  Nadie sabe, nadie lo vio. El continúa siendo una hipótesis en un agujero en el Modelo Patrón, la teoría de la física que explica todo lo que usted vio acá. En verdad, el gravitón puede ser el talón de Aquiles en la física. Habrá quienes digan que solo será posible entender la gravedad si miramos más profundamente la materia. Para que la manzana de Newton tenga sentido, tal vez sea preciso pisar en un mundo todavía más misterioso que el de la mecánica cuántica, el de las cuerdas, que son entidades fantasmagóricas que vivirían en un mundo de 11 dimensiones y estarían, de acuerdo a algunos teóricos, detrás de los siete elementos.

FUENTE: REVISTA GALLILEU

Acerca de Pat Sierra (195 Artículos)
Periodista, guionista conductora de Radio y TV y bloguera. Coeditora de "Se Dice Ciencia". Realizó su carrera en radio, televisión y gráfica. Se destaca su paso por América Noticias, Crónica TV, y los ciclos propios “Para quererte mejor” en cable y “Cóncavo y Convexo” en radio, entre otros. Sus guiones “El conventillo de los sueños” y “Domador de Tormentas” han sido galardonados por Argentores, así como su monólogo “Deprimida en la peluquería” que está incluido en el libro “La cocina de los dramaturgos”. Su blog “Patricia Sierra… ¿sólo sueños o mi propia realidad?” está en la web desde 2007. Periodista Científica egresada del Instituto Leloir promoción 2014

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