UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

Propiedades electromagnéticas de los materiales

“Actividad #4”

Por:

Ing. Físico. Alan Ricardo Lara Canche

1882235

San Nicolás de los Garza, Nuevo león a 18 de febrero del 2017.

El discreto encanto de las partículas elementales

Por:

Dr. Arturo Menchaca Rocha

Resumen

Introducción

Los doce capítulos que forman el grueso de este libro nos muestran los avances en las partículas elementales comenzando con la historia de la química hasta la consolidación de la teoría atómica. Posteriormente se ve cómo el descubrimiento de los actores principales de la fisicoquímica, y el electrón y el fotón, que nos viene a demostrar que el átomo tiene una estructura interna. Seguidamente se verá a las partículas nucleares que se encuentran en el núcleo se mencionan el protón, el neutrón, el positrón, el neutrino y el mesón. Finalmente se revisa el surgimiento de la etapa actual en la observación de las partículas con los cuarks y el resto en un grupo que incluye los bosones intermediarios.

La historia del átomo: de los griegos a Faraday y Maxwell

Los griegos sugirieron que la materia está compuesta de partículas elementales indivisibles. Según ellos la esencia de las sustancias elementales se encontraba presente en una cantidad muy pequeña llamada átomo. Por otro lado también intentaron entender la naturaleza de la luz y de la electricidad

William Gilbert fue el primero en sugerir que la tierra posee un campo magnético. Durante la edad media se decía que la electricidad no era una propiedad intrínseca de las sustancias sino una especie de fluido que se producía al frotar unos materiales con otros. Benjamín Franklin se refería al exceso de electricidad como carga positiva y carga negativa en el caso contrario. Posteriormente se complementaron estas ideas de que cuerpos cargados de un mismo signo se repelen entre si y aquellos con signo opuesto se atraen.

Isaac Newton consideraba que la luz consistía en un haz de corpúsculos, mientras que otros como Christian Huygens aseguraban que se trataba de un fenómeno ondulatorio. Se explicaron modelos de refracción que ocurre cuando la luz pasa de un medio a otro de diferentes propiedades ópticas.

John Dalton encontró ciertas relaciones entre las masas de una gran variedad de elementos, el encontró que las cantidades relativas de elementos necesarias para formar un compuesto químico son siempre las mismas. Dalton hizo notar que las masas de los elementos eran muy cercanas a múltiplos enteros de la del hidrogeno. Amadeo Avogadro encontró el concepto de peso molecular, como la suma de los pesos atómicos de los elementos que componen la molécula. La idea de que las moléculas son combinaciones de números de átomos origino el concepto de valencia que se define como el número de pesos atómicos de hidrogeno, o de cualquier otro de valencia unitaria. Mendeleev propuso una tabla en que agrupaba a los elementos de acuerdo con sus propiedades físicas y químicas, su valencia y peso atómico. Faraday dedujo que debería existir una cantidad irreducible de carga necesaria para disociar un compuesto. En 1846 Faraday observo que la polarización de un haz de luz podía ser modificada por campos magnéticos intensos. Las ecuaciones de Maxwell representan el conjunto de condiciones que determinan el campo electromagnético.

El electrón: Thomson y Millikan

Se realizaron diversos estudios enfocados a entender la naturaleza del fluido eléctrico, que fueron motivados por fenómenos observados por Benjamin Frankiln en un principio. Posteriormente se realizaron experimento en tubos de rayos catódicos que requirieron técnicas de vacío. El descubrimiento de estos rayos nos explica que están constituidos por partículas cargadas este descubrimiento fue gracias a Thompson, finalmente logro encontrar la masa y la carga de esta partícula llamada electrón.

El fotón: Plank, Einstein y Compton.

Zeeman observó un ensanchamiento en las líneas espectrales tan pronto encendía su electroimán Tal ensanchamiento, indicó, es proporcional a la intensidad del campo magnético. Según Lorentz, la radiación es emitida por cargas que vibran dentro de los átomos del cuerpo luminoso. Esta oscilación estaría separada en dos componentes, una paralela y una perpendicular al campo magnético externo. Lorentz también extendió la teoría de Maxwell al caso de la emisión y absorción de luz por electrones oscilantes en la materia. Plank logro cuantizar la energía, más adelante Albert Einstein propone que la cuantización es una propiedad intrínseca de la luz y no de los osciladores. Este nuevo modelo propone que la onda se encuentra modulada en pequeños paquetes de energía.

Las observaciones de Compton confirmaron que al chocar un cuanto de luz con un electrón, estos dividen su energía e ímpetu de acuerdo con la cinemática que se esperaría del choque entre dos partículas. De Broglie propuso una teoría sobre el electrón, en el cual consideraba que este es un paquete de onda similar al fotón, pero con masa.

El protón: Rutherford

Rutherford demostró que los rayos X y la radioactividad tienen efectos similares sobre los gases y encontró que hay al menos dos tipos diferentes de radiactividad que el bautizó como α y β. Posteriormente se descubrió otro tipo de radiación, mucho más penetrante que las anteriores  la que se denominó rayos γ. Geiger, a sugerencia de Rutherford, empezó de inmediato a estudiar la dispersión de rayos α por hojas delgadas de oro. Rutherford dio una explicación a los resultados de estos experimentos diciendo que los rayos α sufrían una dispersión a grandes ángulos, esto nos indicaba que la mayor parte de la masa del átomo, y toda su carga positiva, se encontraba concentrada en una región muy reducida en el centro del átomo: el núcleo. En años posteriores demostró, a través de la desintegración del núcleo de nitrógeno, que este estaba constituido de partículas, a las que posteriormente bautizo como protones. Una vez descubierto el electrón y el núcleo, era razonable suponer que los núcleos de los elementos estuvieran hechos de números variables de protones.  

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