Proyecto de investigación

Luego de haber recopliado la información necesaria, he armado el proyecto final de investigación, el cual se puede ver a continuación en este PDF.

Intercambio de información con un experto del Observatorio Pierre Auger

Como parte de este proyecto de investigación, quise consultarle a un especialista de manera directa acerca del comportamiento de los quarks y del porqué de la carga eléctrica en el electrón. Para esto decidí enviarle un mail al cuerpo de expertos que trabajan en el Observatorio Pierre Auger de Malargüe, provincia de Mendoza. Al día siguiente de haber enviado el mail, el experto Ingo Allekotte (ingoalle3@gmail.com) me

respondio, explicándome lo que había solicitado. A continuación muestro la respuesta recibida de Allekotte.


Hola, Carolina,


las cargas electricas son una propiedad fundamental de las particulas elementales. Como vos sabras, los átomos tienen en sus núcleos protones y neutrones. Los protones están compuestos por dos quarks "u" y

un quark "d". Los neutrones, por dos quarks "d" y un quark "u".

Los electrones tienen carga negativa. Si llamamos (-e) a la carga del electrón, entonces el quark "u" tiene carga (2/3 e) y el quark "d" tiene (-1/3 e). Por lo tanto los protones tienen carga positiva (e),

y los neutrones no tienen carga.

No hay una explicación de por qué las partículas tienen la carga que tienen, simplemente podemos decir que la naturaleza es así. Así como tampoco podemos explicar por qué las particulas elementales son las que son, ni por qué tienen la masa que tienen, tampoco hay una forma de deducir las cargas. Para deducir la carga de las partículas compuestas por otras, se puede aplicar la ley de conservación de carga, una partícula tendrá la carga que es la suma de las cargas de sus componentes (con el signo adecuado, obviamente).

Si querés leer más sobre el tema, te recomiendo esta página:

http://www.particleadventure.org/spanish/index.html


Cordiales saludos,


Ingo Allekotte

Los bosones, los quarks y los leptones

A partir de la lectura del texto "Cromodinámica cuántica" y "Quarks y leptones", he logrado comprender que   las partículas elementales se dividen en dos grupos: los bosones y los fermiones. Los bosones son partículas mediadoras de fuerzas, cada una responsable todos los fenómenos físicos existentes. Los fermiones, son partículas con masa, y entre ellos se pueden distinguir dos tipos de partículas: los leptones y los quarks. Existen seis tipos de quarks; Up, Down, Charm, Strange, Top y Bottom. Los que se encuentran mucho más en la naturaleza son los U y D,  ya que los otros son tan masivos en comparación que se desintegran para formar los quarks más pequeños. Estas partículas poseen cargas en valores de tercios de la carga de un electrón, ya sean negativos o positivos. Como ya he explicado en entradas anteriore, las cargas de los quarks U y D son de 2/3 y -1/3 respectivamente, y están unidos entre sí gracias a los gluones, que son los bosones generadores la interacción fuerte, la cual tiene como función  causar la interacción entre estos quarks. Los  Los leptones, como su nombre lo indica, son las partículas elementales más livianas que existen ("leptos" en griego significa liviano). Entre ellos se encuentra el electrón, con carga negativa, al igual que los dos leptones restantes: el muón y el tauón. Este tipo de fermiones se pueden encontrar tanto aislados como en grupos, aunque no exista entre ellos una fuerza que los mantenga unidos.

Los quarks

El video que podemos ver a continuación nos sirve para darnos cuenta de que los quarks son partículas elementales, es decir, indivisibles, que no se pueden observar aún utilizando los instrumentos más avanzados hasta el momento. Estas partículas elementales forman los protones y neutrones, y están unidos a través de gluones, los cuales son un tipo de partículas elementales llamados bosones, es decir, partículas generadoras de fuerzas.

Existen dos sabores de quarks que se pueden encontrar en la materia normal y que componen a los protones y neutrones: Up quarks, y Down quarks. Los protones, por ejemplo, están compuestos por dos up quarks y un down quark. Los up quarks poseen en el centro la fuerza nuclear débil, causada por su carga débil, que es la responsable de la interacción entre estos quarks y los down quarks. Alrededor de la fuerza débil se encuentra la carga eléctrica, la cual tiene un valor de +2/3, y genera el campo electromagnético. La parte más abarcativa del up quark genera la fuerza nuclear fuerte, la cual no sólo mantiene a los quarks juntos, so no que también, con la fuerza residual, mantiene a los protones y neutrones unidos en el núcleo del átomo.Los down quarks, al igual que los up quarks, poseen en el centro la carga débil, que forma la fuerza nuclear débil. También genera una fuerza nuclear fuerte, pero a diferencia de los otros quarks, estos poseen una carga eléctrica de -1/3. Por lo tanto, si sumamos las cargas eléctricas de los 3 quarks que componen un protón, nos damos cuenta de que la carga total sería +1, y por esta razón los protones tienen carga positiva. Los neutrones, por otro lado, están compuestos por dos down quarks y un up quark, por lo que la carga total da 0.

El átomo

Para el proyecto de investigación, como ya he explicado previamente, intentaré explicar de dónde provienen las cargas eléctricas en los átomos. Pero, ¿cómo es el átomo? Por lo que podemos observar en este video, el átomo está compuesto por tres partículas subatómicas: neutrones, electrones y protones, exceptuando al átomo de hidrógeno, que está compuesto por un protón y un electrón solamente. Mas aún, los electrones, al tener carga negativa, son atraídos por los protones, quienes poseen carga positiva, cumpliendo con la ley de la física que dice que las cargas opuestas se atraen. Es por esta razón a su vez que los protones se repelen entre sí. Sin embargo, al estar presentes los neutrones, los protones forman con ellos un núcleo, mantenido unido gracias a una fuerza nuclear. Además, los protones y neutrones están formados por tres quarks, atraídos entre sí por bosones llamados gluones.

Anteproyecto de investigación

Como proyecto de investigación en el colegio se nos ha dado la opción de elegir cada uno un tema de interés y desarrollarlo a lo largo de dicho proyecto. Yo elegí el tema del origen de las cargas eléctricas en el átomo, y creé un anteproyecto de la investigación, el cual se presenta a continuación. Elegí esta temática ya que tengo un gran interés por los átomos sus propiedades, las partículas que los componen, y el porqué de dichas propiedades. Me interesé más específicamente en la propiedad de las cargas eléctricas en los átomos debido a que no es un tema muy tenido en cuenta dentro de la química, y realmente es muy interesante ver cómo surgen las cargas eléctricas dentro de la estructura atómica. Para realizar este anteproyecto busqué información acerca de la estructura y la composición del átomo, y de sus propiedades eléctricas.