Seguramente escuchaste alguna vez, que el átomo es la partícula más ínfima de materia existente. Sin embargo, es posible que también te preguntes qué componen la formación de los átomos si se trata de las partículas más pequeñas. Aquí, entran en juego las partículas subatómicas, que básicamente son las responsables de la formación de átomos. Sobre estas, te hablaremos con mayor detalle hoy.
¿Qué son las partículas subatómicas?
Desde tiempos remotos, el hombre busca descifrar el universo. Gracias a la infinidad de investigaciones que se realizan cada vez más, hoy sabemos que éste se encuentra en constante expansión. No obstante, más que sorprender lo enorme y ancha que es la materia, lo increíble es lo diminuta que puede llegar a ser.
En ese sentido, las partículas subatómicas se consideran unidades increíblemente diminutas de materia. Estas, son el material constitutivo de los átomos y además, son indivisibles por lo que hasta los momentos no se conoce nada más pequeño que ellas.
Imagínate algo mucho más pequeño que el átomo. Es prácticamente imposible de imaginar al nivel del entendimiento humano, pues si de por sí los átomos miden muchísimo menos que 1mm (0,32nanómetros), las partículas subatómicas son ínfimas.
Historia de las partículas subatómicas
Desde las civilizaciones primitivas en la antigua Grecia con los primeros filósofos, específicamente Demócrito, empezó a mantenerse la idea del átomo como la unidad más pequeña de materia y para su momento, se consideraba indivisible. Con el paso de los años, los primeros químicos descubrieron que esta idea no era del todo cierta.
Aunque era correcto que los átomos constituían la materia, no se trataba de partículas indivisibles. Es así como en el año 1874 se descubren los electrones, término imprescindible para entender la materia. Y a partir de allí se formulan varios modelos atómicos para explicar la organización de las hoy llamadas partículas subatómicas dentro del átomo.
Modelos atómicos
Gracias a los postulados de los filósofos griegos y el conocimiento del átomo se empezaron a idear modelos atómicos. En la actualidad, los modelos más conocidos son cinco de los cuales te hablaremos a continuación, dando un recorrido por el primer modelo conocido hasta el modelo que más se emplea en la actualidad.
Modelo atómico de Dalton
El modelo atómico de Dalton fue el primer modelo que se dio a conocer durante la década correspondiente entre 1800 y 1810. Para Dalton, era correcto lo que afirmaba Demócrito: el átomo era la unidad más pequeña y no contaba con ninguna otra partícula subatómica menor, por lo cual lo formuló como si el átomo fuera una esfera sólida.
Para la época, el modelo de Dalton tuvo apoyo de la comunidad científica del momento, llegando hasta a detallar esferas sólidas de diferentes tamaños para explicar los diferentes tipos de átomos. Esta idea fue sostenida por casi un siglo, hasta que apareció el segundo modelo atómico.
Modelo atómico de Thomson
William Thomson dio a conocer su teoría en el año 1900. Esta, contó con reconocimiento durante varios años porque además de presentar un modelo para la explicación del átomo y las partículas subatómicas, dio a conocer otros fenómenos como el de los rayos catódicos, la electrización o la formación de iones.
El trabajo que realizó Thomson, tuvo apoyo por Sir Joseph Thomson, quien hacia menos de 15 años acababa de descubrir el electrón. Según los estudios, el átomo era, en efecto, una esfera sólida.
La diferencia de Thomson con Dalton es que el primero sugería, además, que se trataba de una esfera compuesta de carga positiva, que contenía dentro de sí electrones que se cargan de forma negativa. Este modelo fue reconocido por muchos años como el budín de pasas, por la analogía que se hacía de los electrones con las pasas inmersos dentro del postre inglés.
Modelo atómico de Rutherford
Este modelo fue propuesto por Rutherford en el año 1911, haciendo uso del reciente descubrimiento de la radioactividad por parte de Henri Becquerel. Suponiendo que el modelo atómico de Thomson fuera correcto, implementaron partículas alfa radiactivas que debían desviarse lo mínimo que fuera posible cuando fueran bombardeadas por elementos químicos.
Sin embargo, esto no ocurrió. Por el contrario, las partículas en vez de desviarse rebotaban, dando a entender que el átomo tiene, ciertamente, un núcleo. Lo que hace Rutherford es agregar que dicho núcleo es pequeño y está muy condensado.
El modelo atómico que diseñó Rutherford, considera que las partículas subatómicas dentro del átomo se encuentran distribuidas de la siguiente manera:
- Los protones en el centro del átomo.
- Los electrones alrededor del núcleo distribuidos de manera aleatoria.
La analogía realizada por Rutherford con la finalidad de explicar el modelo propuesto para explicar la interacción de las partículas subatómicas dentro del átomo fue con el sistema solar. El sol es el núcleo del átomo y los electrones el resto de planetas que giran alrededor.
Modelo atómico de Bohr y ejemplo
Fue propuesto por Niels Bohr en el año 1913 usando postulados de la física cuántica, dando inicio así a la era cuántica. Con el modelo atómico propuesto por Bohr se dan a conocer los siguientes postulados:
- Los electrones son estables en su movimiento.
- Los electrones se organizan en niveles o capas de energía dentro del átomo.
- También, los electrones son capaces de liberar luz.
El ejemplo más sencillo para explicar el modelo atómico de Bohr es el átomo de hidrógeno, compuesto por un electrón y un protón. Al momento de recibir una descarga, la energía emitida por este elemento es bastante similar a los valores que menciona el científico.
Modelo atómico actual
Este es el modelo que emplean la física y la química actual. Fue propuesto por Heisenberg, Broglie y Schrödinger y se trata de una propuesta mucho más actualizada que para explicar el movimiento de las partículas subatómicas habla de nubes electrónicas.
Las nubes electrónicas pueden albergar o no electrones dentro de ellas y se encuentran alrededor del núcleo del átomo. Es un poco complejo, pues se trabaja con cuatro tipos de números cuánticos específicos para cada uno de los electrones dentro del modelo.
Tipos de partículas subatómicas y ejemplos
Seguramente conoces los tipos de particular subatómicas más mencionados de los que, de hecho, ya te hemos hablado en este artículo: el protón, el electrón y el neutrón. Sin embargo, seguro que te sorprenderá saber que existen otros cuantos tipos más de partículas subatómicas que vale la pena conocer, como las siguientes.
Bosón
Esta partícula subatómica explica y atiende a muchos de los fenómenos del universo haciendo una excepción con la gravedad. Se trata de una partícula elemental que compone el denominado campo de Higgs, propuesto por Peter Higgs en los años 60, y según estudios recientes, podría tratarse de la partícula subatómica responsable del origen de la masa.
Gravitón
La física cuántica era una ciencia difícil de explicar, esto debido a que busca dar respuesta a muchas interacciones de las partículas subatómicas con excepción de una en particular: la gravedad. El gravitón es, por lo tanto, una gran expectativa a futuro, pues se trata de una partícula reciente que todavía está sometiéndose a estudios.
Técnicamente, la cuestión parte del hecho de que debe existir alguna partícula subatómica encargada de la transmisión de la gravedad. Si llegara a confirmarse la existencia de esta partícula, que según los modelos estándares es posible, el hombre estaría muy cerca de conseguir la unión entre la física cuántica y la teoría de la relatividad.
Neutrino
Esta partícula subatómica es una de las más interesantes, pues posee un tamaño tan diminuto que su masa se considera nula e inexistente, por lo cual fue difícil de detectar y no se logró sino hasta la década de los años 50.
Son capaces de viajar a la velocidad de la luz y están constantemente atravesando cosas. Sí, así como lo lees, es posible que en este momento te estén atravesando 60millones de neutrinos por todo tu cuerpo y otras zonas de tu hogar.
Según arduas investigaciones, se tiene la creencia de que estas partículas subatómicas son formadas gracias a las estrellas, pues se gestan en el núcleo de las mismas. Sabemos lo que estás pensando, estas partículas subatómicas son toda una maravilla.
De hecho, por colocarte un ejemplo, en Japón se ha construido un espacio destinado netamente a detectar movimiento de neutrinos. Por este motivo, se encuentra totalmente aislado de cualquier otro tipo de radiación.
Física cuántica, ejemplos y su relación con las partículas subatómicas
La física cuántica es una rama de la física que busca estudiar la materia atómica y por supuesto, las partículas subatómicas. Esto principalmente porque las partículas subatómicas son tan pequeñas que se escapan de las leyes comunes de la física y se requiere otro tipo de leyes para entenderlas.
Está compuesta por una serie de leyes que desafían los conocimientos humanos que plantea la física clásica. El problema es que al desafiar todo lo establecido por los conocimientos clásicos, muchos científicos ni siquiera la aceptan. Entre ellos, el mismísimo Albert Einstein.
Un ejemplo de estas leyes es una ley que existe y reza que las partículas subatómicas pueden relacionarse entre ellas a distancia de forma inmediata. Algunos científicos denominan a este movimiento de las partículas subatómicas como una acción fantasmal a distancia, sosteniendo que aun cuando están separadas, las partículas son capaces de comportarse como una sola.