16: Materia
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Nos hemos concentrado principalmente en electrones a lo largo de este curso. En efecto, en nuestra vida cotidiana, son las interacciones de los electrones las que, junto con los fotones (luz), impulsan la mayor parte de lo que hacemos. En este capítulo final, vamos a mirar hacia abajo dentro del átomo para ver cuáles son las partículas más fundamentales, y luego extender nuestra visión a estados masivos compuestos por un gran número de electrones.
- 16.1: El modelo estándar de la física de partículas
- Nuestra mejor comprensión actual de la Física en el nivel más básico es que está compuesta por una serie de partículas fundamentales. Estas partículas son, como mejor podemos decir, puntos, muy parecidos a los electrones (que de hecho son una de las partículas fundamentales). Tienen diversas propiedades asociadas a ellos, incluyendo masa, giro (momento angular), carga eléctrica, y otras. Es a partir de estas partículas fundamentales que se construye toda la materia con la que interactuamos. (Sin embargo, la materia construida a partir de estas partes
- 16.2: Núcleos y Átomos
- Los quarks se unen para hacer protones y neutrones. Un protón está compuesto por dos quarks arriba y un quark abajo, y un neutrón está compuesto por dos quarks abajo y un quark arriba. Juntos, los protones y neutrones se llaman nucleones. Los nucleones pueden unirse a sí mismos para formar núcleos. Estos núcleos están siempre cargados positivamente, con la carga total dependiendo del número total de protones. Los núcleos se llaman así porque se asientan en el núcleo de los átomos; un átomo es un núcleo que ha reunido electr
- 16.3: Moléculas
- Los átomos pueden unirse entre sí. A veces, si un átomo es capaz de robar completamente un electrón de otro átomo (como es el caso de los átomos de Cloro y Sodio, donde un átomo de Sodio donará un electrón a un átomo de Cloro), los iones resultantes se pegarán entonces como resultado de la atracción electrostática entre su red opuesta cargar.
- 16.4: Sólidos
- En términos generales, un sólido es cuando una gran colección de moléculas se mantienen juntas y se fijan en su lugar. No están completamente quietos, a menos que un sólido esté a temperatura cero absoluta. (Y eso no es posible, como resultado del Principio de Incertidumbre de Heisenberg). La mayoría de los sólidos están a una temperatura más alta; los sólidos con los que interactúa todos los días están aproximadamente a temperatura ambiente, aproximadamente 20oC o 290 K. A tal temperatura, las moléculas están vibrando aproximadamente, cada una con aproximadamente 1/40 eV de energía cinética
- 16.5: Líquidos, Gases y Plasmas
- Si pones suficiente energía en un sólido, eventualmente se derretirá. En este punto, los átomos y moléculas en el sólido ya no se mantienen unidos en el cristal, la celosía u otra estructura. En cambio, tienen suficiente energía para romper cualquier enlace (covalente, iónico, o de otro tipo) que los mantenga unidos, y ahora pueden fluir más allá del otro. Los átomos y las moléculas todavía están empaquetados en gran medida lo más cerca que pueden ir, y todavía hay enlaces de una especie que mantienen los ampliamente juntos, pero no lo
- 16.6: Planetas, Estrellas, Galaxias y Cúmulos
- Una vez que superas los tamaños de sólidos, líquidos y gases cotidianos, entras en el reino de los objetos astronómicos. En nuestro Sistema Solar, tales objetos van desde asteroides humildes, pasando por planetas enanos como Plutón o Ceres, pasando por planetas rocosos como la Tierra o Marte, pasando por los gigantes gaseosos como Saturno o Júpiter. No obstante, la gran mayoría de la masa de nuestro Sistema Solar está en el Sol, la estrella alrededor de la cual todo lo demás orbita. El Sol es una bola de gas, 300,000 veces la masa del