“Investigación sobre las Fuerzas Fundamentales de la Naturaleza”

[pic 1][pic 2]Universidad Autónoma de
Nuevo León
Escuela Preparatoria N° 7
“Las Puentes”

“Investigación sobre las Fuerzas Fundamentales de la Naturaleza”

Maestra: Laura Solache

Nombre: Guillermo Daniel Villalobos Ventura #46
Emilio Reyna Rodríguez #37
Erick Alejandro Platas Camarillo #34
                                      Grupo: 306

A 2 de Septiembre del 2013, San Nicolás de los Garza, Nuevo León.

Todos los fenómenos naturales pueden describirse por medio de cuatro fuerzas fundamentales entre partículas elementales. La fuerza nuclear fuerte es la que posee mayor intensidad, luego le sigue la fuerza electromagnética, después la fuerza nuclear débil y por último la fuerza gravitacional que es la de menor intensidad.

Fuerza Nuclear Fuerte

Fuerza Nuclear Fuerte, o también conocida como Interacción  Fuerte, es la interacción que mantiene unidos a los quarks para formar hadrones (protones, neutrones y mesones) y a los protones y neutrones para formar el núcleo atómico. Este tipo de interacciones se transmite a través del campo nuclear o campo de gluones. La partícula mediadora es el gluón. Actúan solo a distancias que tienen las dimensiones del núcleo atómico. En el interior del núcleo, los nucleones ejercen una fuerza atractiva intensa sobre otros nucleones. Esta interacción es mucho más intensa que la fuerza electrostática de repulsión que existe entre los protones y muchísimo más intensa que la fuerza gravitatoria que se da entre los nucleones. La interacción nuclear fuerte es aproximadamente la misma entre dos neutrones, dos protones, o un neutrón y un protón. Naturalmente, entre dos protones se ejerce una fuerza electrostática repulsiva mutua debida a sus cargas, que tiende a debilitar ligeramente la atracción entre ellos. La interacción nuclear fuerte disminuye rápidamente con la distancia y es despreciable cuando dos nucleones se encuentran a una distancia mayor de unos pocos femtómetros.

Uno de los logros más importantes de la Física de Partículas ha sido el descubrimiento de un patrón con el que clasificar gran parte de las partículas que interaccionan fuertemente, denominadas hadrones, llamado modelo quark, según el cual los hadrones están compuestos por los quarks u (arriba), d (abajo), s (extraño), c (encanto), b (belleza) y t (top) y los antiquarks correspondientes. Cada uno de estos quarks transporta un número cuántico característico, denominado sabor.[pic 3] En los años 70 se desarrolló la teoría de la Cromo-dinámica Cuántica (QCD), en la que las interacciones entre quarks se describen mediante el intercambio de bosones denominados gluones. Tanto a los quarks como a los antiquarks se les asigna una propiedad denominada color, similar a la carga eléctrica. Cuando los quarks interactúan a través de los gluones, los quarks cambian de color. Este intercambio de gluones representa la acción de la fuerza fuerte, que mantiene los quarks unidos en un protón o neutrón.

Fuerza Electromagnética

La fuerza eléctrica es proporcional a las cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellas.  La dirección de esta fuerza coincide con la recta que une a las cargas y su sentido depende del signo, si son de igual signo se repelen, y se atraen si tienen distinto signo. Cuando las cargas están en movimiento generan, además del campo eléctrico un campo magnético. Estos campos están unificados mediante unas ecuaciones llamadas ecuaciones de Maxwell, y se conoce como campo electromagnético. El alcance también es infinito y la forma de la ecuación para la fuerza electrostática es similar a la de la gravedad. Los átomos pueden mantener electrones orbitando en torno al núcleo, debido a la interacción electromagnética. Como se sabe, el electrón tiene carga negativa y el núcleo carga positiva, por lo cual estos se atraen y logran contrarrestar las cargas, para que esto ocurra debe existir el mismo número de protones y electrones en el átomo, o sea el átomo debe ser neutro, aunque estos también pueden ionizarse ganando o perdiendo electrones. Es una interacción que ocurre entre las partículas con carga eléctrica. Existe una partícula fundamental que es la responsable de que esta interacción se realice y es el fotón. El fotón es una partícula sin masa y viaja a la velocidad de la luz, los fotones pueden ser absorbidos o emitidos por el átomo. Los electrones en un átomo se encuentran en estados de menor energía, sin embargo para que un átomo pueda liberar electrones se necesita que fotones choquen con él, llevándolo a niveles de mayor energía, estos niveles se denominan estados excitados. Existen fotones específicos que logran que el electrón abandone su átomo y quede en libertad. En resumen al chocar un fotón de cualidad especial con un átomo, libera un electrón. De esta forma podemos encontrar en la naturaleza átomos cargados eléctricamente, los cuales son llamados iones.

Fuerza Nuclear Débil

Es una fuerza que se ubica en el interior  de los átomos. Es la fuerza que explica el por qué de la radioactividad, es el enigma de la química  al convertirse Uranio en Plomo, además de la desintegración de otros  átomos. Este tipo de interacción es la responsable de las emisiones beta. Cuando un neutrón está en un núcleo atómico, es relativamente estable; pero si se lo saca del núcleo se desintegra al cabo de unos 15 minutos generando protón, electrón, antineutrino electrónico y radiación de alta frecuencia. En 1929 Pauli  propone la emisión  de los neutrinos, y además postulo que de las emisiones  conocidas  Alfa, Beta, Gama, debían emitirse otras partículas   a  las que denominó neutrinos y antineutrinos y que los mismos no presentan masa y además de una carga nula. La fuerza de interacción débil presenta ciertas características las cuales  según “Roman” se denomina: “Acción: Actúa sobre las partículas denominas leptones y quarks. Alcance: Menos de 10-15m  Montiel se refiere a esta fuerza y menciona: “la fuerza interacción débil es capaz de vencer la repulsión  electrostática entre los protones”. Otra propiedad que presenta esa  interacción débil o  fuerza débil es,  su partícula mediadora la cual son  los bosones en 1937 el  sueco Oskar Kleim predijo la existencia los bosones cargados W+, W-. Para 1958 Jheon Ward cierra las ideas virtuales  del campo nuclear  débil al proponer la existencia de la existencia del boson Z. La existencia de los anteriores bosones fue confirmado en 1983, de hecho sus  descubridores  recibieron el premio nobel por su trabajo  según cita (Freedaman, Sears, Young, & Zemansky, 1999) “La partículas W+ ,W-, Z  son de corta duración , la existencia de esta partícula fue confirmada en  1983  en experimentos llevados en el CERN por lo que Carlos Rubbia y Simón  Van Der Meer,  se les otorgo el premio noble de física en 1984”. [pic 4]

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