Del mundo cuántico al universo en expansión

DEL MUNDO CUÁNTICO AL UNIVERSO EN EXPANSIÓN. (SHAHEN HACYAN).

Partiendo de una introducción en la que el autor nos acerca sutilmente a lo que será el desarrollo del libro podemos intuir que la lectura será amena y bastante accesible a personas que quieran saber acerca de las partículas subatómicas, mecánica cuántica y expansión del universo y que no tengan demasiados conocimientos previos.

El primer capítulo nos abre un panorama de perspectivas, ya que describe por medio de ejemplos y analogías la forma de un átomo, los componentes de éste, los cuales son protones, electrones y neutrones y breves descripciones de la masa, cargas eléctricas y características de éstas entidades; esto nos deja un mensaje claro de lo que es la materia pero, ¿y la radiación?.
Con un poco de historia introductoria nos hacen aterrizar en el confuso pero certero hecho de que la luz tiene comportamientos de onda electromagnética y además, de  partícula; esta aseveración nos presenta el mundo cuántico de una manera bastante sencilla y amigable. También, hablando un poco del espectro electromagnético e introduciendo el término ‘fotón’ el lector puede comprender mediante cifras, las diferentes longitudes de onda y sus manifestaciones y utilidades.

Si hay materia, ¿por qué no anti-materia?, en esta parte del libro podemos entender que a cada tipo de partícula corresponde una antipartícula con la cual se puede aniquilar si hacen contacto, pero como es bien sabido, la materia no se crea ni se destruye, sólo se transforma, por lo que al aniquilarse estas partículas se convierten en energía pura. La única excepción es la luz, ya que el fotón es su propia antipartícula. Dicho de otro modo, la luz no distingue entre materia y antimateria. En consecuencia, un objeto de antimateria se ve exactamente como si estuviera hecho de materia ordinaria.

Para entender mejor el curso del universo es de gran importancia entender las fuerzas que rigen su comportamiento. La más conocida, por supuesto, es la fuerza gravitacional, que por medio de una ecuación matemática encontrada por Isaac Newton, nos describe la atracción que sucede todo el tiempo entre todos los cuerpos, algunas atracciones más fuertes que otras, y que todo esto tiene sentido si entendemos la teoría de Einstein acerca de la relatividad en simples palabras, la cual nos dice que hay cierta curvatura en el espacio-tiempo, términos que no son independientes el uno del otro.

Luego viene el electromagnetismo, fuerza fundamental en el universo, presente en momentos cotidianos de la vida, a diferencia de la fuerza gravitacional que siempre es atractiva, ésta fuerza además puede ser repulsiva, según si las cargas son del mismo signo o de signo contrario. Este concepto de electromagnetismo fue sembrado por seres como Coulomb, Ampère, Oersted y Faraday, sin embargo fue cultivado por Maxwell, que lo concretó gracias a sus ecuaciones matemáticas.
Las interacciones electromagnéticas son tan intensas que los cuerpos sólidos no pueden interpenetrarse sin romperse. El autor menciona que si un átomo pudiera magnificarse al tamaño de un estadio de fútbol, su núcleo sería, en comparación, del tamaño de una mosca. Pero semejante vacío no es realmente tal porque el espacio está ocupado por fuerzas eléctricas y magnéticas, es decir, por un campo electromagnético. Este campo no es una entelequia; muy por lo contrario, a él debe la materia toda su solidez.

Las fuerzas mencionadas anteriormente se refieren a la interacción entre átomos y partículas, pero ¿qué es lo que mantiene al átomo con esa estructura tan particular? A lo que se le llama “interacciones fuertes” es un concepto que se centra principalmente en esa fuerza que se manifiesta dentro del núcleo de los átomos para mantener a los protones unidos, sin que exista repulsión porque tienen cargas positivas, también lo que mantiene a los neutrones tan ligados a los protones, siendo que éstos no tienen carga. Un hecho de enormes consecuencias es que un núcleo atómico pesa menos que todos sus neutrones y protones por separado, esto da lugar a la fusión y fisión, sucesos que liberan una energía sorprendente y que normalmente son utilizados para los principios de bombas atómicas.

Así como hay fuerzas a las que llamamos “interacciones fuertes” existen otras que se llaman “interacciones débiles”, éstas sólo pueden explicarse si comprendemos qué es un neutrino, término que introdujo Enrico Fermi y que nos habla de una partícula que interacciona con la materia de una forma casi casi nula, de un alcance muy pequeño, su masa es igualmente muy insignificante, por lo que podría decirse que se mueve a la velocidad de la luz, como el fotón, pero ¿para qué sirven éstas partículas a nivel cósmico?. Son producto de reacciones nucleares que se liberan a la par de calor y luz y si pudiéramos detectarlas veríamos el centro de la entidad que las emite, sin embargo, aún queda mucho trabajo por hacer en ése aspecto.

Retomando el mundo cuántico, el autor aterriza al lector a conocer los cuarks, partícula que está constituida por una carga de uno o dos tercios de la del electrón, ésta entidad es un componente de las partículas que hasta cierto momento de la historia se creían “elementales”, ésta deliberación se dio entre 1967 y 1973, gracias a los experimentos en el acelerador de partículas en Stanford, California.
En la actualidad, se piensa que existen seis tipos de cuarks agrupados en tres familias: up/down; strange/charmed; top/bottom.
Todas las partículas que son susceptibles de interactuar fuertemente entre sí están hechas de cuarks, como los bariones, mesones y sus correspondientes atipartículas. Por otra parte, aquellas partículas que son inmunes a las interacciones fuertes son por ejemplo, los leptones, que no están hechos de cuarks.

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