Partícula subatómica para niños
Una partícula subatómica es cualquier partícula que es más pequeña que un átomo. Los átomos son los bloques de construcción básicos de todo lo que nos rodea, pero incluso ellos están hechos de partes aún más pequeñas.
Algunas partículas subatómicas son "elementales", lo que significa que no se pueden dividir en partes más pequeñas. Otras son "compuestas", formadas por partículas aún más diminutas. Por ejemplo, los protones y los neutrones son partículas subatómicas compuestas, ya que están hechos de otras partículas llamadas quarks.
No todas las partículas subatómicas forman parte de un átomo. Algunas, como los neutrinos o los bosones, existen por sí mismas.
Muchas de estas partículas son muy difíciles de encontrar en la Tierra porque son inestables y se transforman rápidamente en otras partículas. Se producen de forma natural cuando los rayos cósmicos (energía que viene del espacio) chocan con los átomos en nuestra atmósfera. También se crean en máquinas especiales llamadas aceleradores de partículas, que imitan esas colisiones cósmicas de forma controlada. Gracias a estos aceleradores, los científicos han descubierto muchísimas partículas subatómicas.
Contenido
¿De qué están hechos los átomos?
Al principio, los científicos pensaban que los átomos estaban hechos solo de tres tipos de partículas subatómicas: protones, electrones y neutrones. Pero luego descubrieron que los protones y neutrones tienen una estructura interna, es decir, están hechos de cosas más pequeñas.
Protones y neutrones: los bloques del núcleo
Los protones y neutrones se encuentran en el centro del átomo, en el núcleo. Están formados por partículas llamadas quarks y gluones. Por ejemplo, un protón tiene dos quarks "arriba" y un quark "abajo". Los gluones son como el "pegamento" que mantiene unidos a los quarks. ¡Es curioso que la masa de los protones y neutrones provenga en más del 98% de la energía de estos gluones!
Existen seis tipos diferentes de quarks: Arriba, Abajo, Fondo, Cima, Extraño y Encanto. Los protones y neutrones se mantienen unidos en el núcleo gracias a otras partículas llamadas piones.
Electrones: girando alrededor del núcleo
Los electrones son partículas con carga eléctrica negativa que giran alrededor del núcleo. Son mucho más ligeros que los protones y neutrones. La masa de un electrón es aproximadamente 1836 veces menor que la de un átomo de hidrógeno.
El número atómico de un elemento nos dice cuántos protones tiene en su núcleo. Si el átomo es neutro, también nos dice cuántos electrones tiene. Los isótopos de un mismo elemento tienen el mismo número de protones, pero diferente número de neutrones. El número másico es la suma de protones y neutrones en el núcleo.
Las partículas principales del átomo
Aquí te explicamos las características de las tres partículas más importantes que forman la materia que conocemos:
* Se encuentra en el núcleo del átomo. * Tiene una masa de aproximadamente 1.6 x 10-27 kilogramos. * Tiene una carga eléctrica positiva. * El número de protones define qué elemento químico es. Por ejemplo, el hidrógeno tiene un solo protón.
* Se encuentra en la parte exterior del átomo, en la "corteza" o "nube de electrones". * Su masa es mucho menor, alrededor de 9.1 x 10-31 kilogramos. * Tiene una carga eléctrica negativa.
* También se encuentra en el núcleo del átomo. * Su masa es casi igual a la del protón. * No tiene carga eléctrica (es neutro). * Fuera del núcleo, un neutrón es inestable y se descompone en unos 20 minutos.
Un poco de historia
Ideas antiguas
Hace mucho tiempo, en la Grecia clásica, la palabra "átomo" significaba "indivisible" o "sin partes". Se creía que los átomos eran las partes más pequeñas de la materia y que no se podían romper.
Descubrimientos en el siglo XIX
Con el avance de la química, los científicos lograron identificar los diferentes tipos de átomos. Dmitri Mendeléyev organizó estos átomos en la tabla periódica, incluso prediciendo la existencia de algunos que aún no se habían descubierto.
Más tarde, se descubrió que los átomos no eran ni la parte más pequeña ni indivisibles. Sin embargo, se mantuvo el nombre de "átomo" para estos bloques fundamentales de la materia.
En 1874, G. Johnstone Stoney propuso la existencia de los electrones, que fueron observados en 1897 por Joseph John Thomson. Los electrones explicaban cómo los átomos se unían para formar moléculas.
En 1907, los experimentos de Ernest Rutherford mostraron que la mayor parte del átomo es espacio vacío, y que casi toda su masa está concentrada en un núcleo muy pequeño. Más tarde, se descubrió que el núcleo estaba formado por protones y neutrones (este último descubierto por James Chadwick en 1932). Fue entonces cuando se empezó a hablar de las partículas subatómicas.
Con el tiempo, se descubrió que los protones y neutrones tampoco eran las partículas más pequeñas, ya que estaban hechos de quarks. Así, el concepto de partículas elementales surgió para referirse a las partículas que realmente no se pueden dividir.
Avances en el siglo XX
En 1905, Albert Einstein y Max Planck ayudaron a entender la existencia del fotón, una partícula de luz.
En 1931, Wolfgang Pauli propuso la existencia del neutrino para explicar ciertos fenómenos en la desintegración beta (un tipo de radioactividad). El neutrino fue descubierto en 1956.
Hideki Yukawa propuso los piones para explicar la fuerza fuerte, que es la fuerza que mantiene unidos a los protones y neutrones en el núcleo.
El desarrollo de nuevos aceleradores de partículas en la década de 1950 llevó al descubrimiento de muchas más partículas. Esto llevó a la creación del Modelo Estándar, una teoría que describe las partículas fundamentales y las fuerzas que actúan entre ellas.
El siglo XXI y el bosón de Higgs
Una de las partículas más buscadas del Modelo Estándar fue el bosón de Higgs. Finalmente, fue detectado en 2012 en el CERN, un gran laboratorio en Europa, usando el Large Hadron Collider (LHC), el acelerador de partículas más grande del mundo. El bosón de Higgs es muy importante porque es la partícula que da masa a otras partículas, lo que explica cómo se formaron las estrellas, los planetas y todo el universo después del Big Bang.
¿Cómo se estudian las partículas subatómicas?
El estudio de estas partículas y sus interacciones se realiza en campos como la física de partículas. Como muchas de estas partículas solo existen por muy poco tiempo y en condiciones extremas (como las que se encuentran en los rayos cósmicos o en los aceleradores de partículas), a esta área de estudio a menudo se le llama física de altas energías.
Galería de imágenes
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Esquema idealizado de principios de siglo XX para un átomo de helio (modelo de Rutherford), mostrando dos protones (en rojo), dos neutrones (en verde) y dos electrones (en amarillo).
Véase también
En inglés: Subatomic particle Facts for Kids
