Ciencia y Tecnología. Investigando la cuarta propiedad de los electrones

____________________________
Investigando la cuarta propiedad de los electrones

Los electrones son partículas elementales con carga eléctrica negativa. Ellos forman la parte exterior, alrededor del núcleo, de los átomos. Esto, o algo similar, es lo que encontrarás en los libros de texto. Sin embargo, esta información puede necesitar ser completada. La razón es que muchos físicos creen que los electrones tienen un momento dipolar eléctrico(*) permanente.

Un momento dipolar eléctrico se crea normalmente cuando las cargas positivas y negativas están separadas espacialmente. Al igual que los polos norte y sur de un imán, hay dos polos eléctricos: positivo y negativo. En el caso de los electrones, la situación es mucho más complicada porque los electrones están considerados como una “carga puntual” negativa, no están previstos como una “dimensión espacial”. A pesar de ello, una gama completa de las teorías físicas, que van más allá del modelo estándar de la física de partículas elementales, se basan en la existencia de momento dipolar.

Estas teorías, a su vez, podrían explicar cómo el universo en la forma que sabemos que podría haber sido creado, según las teorías prevalecientes, a través del Big Bang, hace unos 13.7 mil millones años, habría tenido que crear tanto materia como antimateria. La lógica nos dice que debería de haberse creado una cantidad similar de una y de otra, lo que habría producido una total aniquilación, tanto de una como de la otra y nada se habría mantenido. En realidad, sin embargo, más materia que antimateria fue creada, por eso el universo de materia, existe. Un momento eléctrico dipolar del electrón podría explicar este desequilibrio.

Hasta ahora, nadie ha demostrado con éxito la existencia de este supuesto momento dipolar pequeño. Los métodos existentes simplemente no son lo suficientemente sensibles. Una pequeña pieza de cerámica está lista para cambiar esto: Los doctores Marjana y Konstantin Ležaić Rushchanskii del Instituto de Física del Estado Sólido en Forschungszentrum Jülich y el profesor Nicola Spaldin de la Universidad de California en Santa Bárbara, han diseñado esta cerámica, con propiedades muy especiales, en un laboratorio virtual, utilizando la supercomputadora Jülich JUROPA.

El titanato de bario europio (sic) nuevas mediciones debería permitir a ser 10 veces más sensible de lo que eran en el pasado. De acuerdo con la Jülich físicos, "esto podría ser suficiente para encontrar el momento dipolar eléctrico del electrón("*).

Como momento eléctrico no puede ser medido directamente, los físicos están trabajando en conjunto con científicos de la Universidad Americana de Yale, así como con instituciones de investigación Checa en Praga con el fin de probar su existencia indirectamente. Los investigadores de Yale han desarrollado un dispositivo experimental que utiliza un magnetómetro SQUID extremadamente sensible para medir la magnetización de la pieza de cerámica en un campo eléctrico. Su objetivo es demostrar un cambio en la magnetización cuando el campo eléctrico se invierte. Esta vez sería la codiciada prueba de que el momento dipolar eléctrico existe. En un electrón, un dipolo eléctrico sólo pueden ser orientadas de forma paralela o anti-paralela al spin del electrón. En un campo eléctrico, la mayoría de los electrones se orientan de modo que su momento dipolar es paralelo al campo. Menos se orientan en la dirección contraria. Esto debería conducir a una magnetización medible. Si el campo eléctrico se invierte, los momentos dipolares de los electrones se invierten líder en consecuencia, un cambio simultáneo y mensurables en la magnetización. Sin un momento dipolar eléctrico, por otra parte, la magnetización se mantendría sin cambios.
"Hubiera sido muy difícil encontrar un material tan bien adaptado por ensayo y error", dijo Ležaić. Este material debe tener una inusual combinación de propiedades: una alta concentración de iones magnéticos, trastorno magnética a temperaturas inferiores a cuatro grados Kelvin y una polarización eléctrica reversible. "Nuestros colegas en Yale que se le ocurrió la idea de las medidas y los conducía ya había probado distintos materiales. Sin embargo, un nuevo material con todas las propiedades necesarias se pueden encontrar más rápidamente con el uso del análisis teóricos y simulaciones por ordenador." Ležaić, como jefe del grupo de jóvenes investigadores, su grupo Rushchanskii miembros, y su socio en la cooperación Spaldin prácticamente sintetizó y analizó titanato de bario europio en la supercomputadora en Jülich. Para ello, lo único que necesitaba era su composición química y las ecuaciones básicas de la mecánica cuántica. De estos, se calcula la interacción entre los átomos y los electrones individuales y las propiedades magnéticas locales. Así fue como encontraron el óptimo de cerámica.

(*) Dipolo eléctrico (http://es.wikipedia.org/wiki/Dipolo_el%C3%A9ctrico): sistema de dos cargas, cercanas entre sí, de signo opuesto e igual magnitud.

Momento dipolar eléctrico: Magnitud vectorial con módulo igual al producto de la carga q por la distancia que las separa d, cuya dirección es la recta que las une, y cuyo sentido va de la carga negativa a la positiva.

Fuente: Researchers seeking the fourth property of electrons
(http://www.scitech-news.com/2010/08/researchers-seeking-fourth-property-of.html)

Herramienta auxiliar para la traducción:
(http://www.google.com.mx/language_tools?hl=es)

Salud
Valram

Recibe más noticias sobre avances científicos: suscríbete por e-mail, ¡es completamente gratis!

Ciencia y Tecnología. ¿Qué son las partículas elementales?

____________________________
En la antigüedad


En la antigüedad, uno de los más conocidos pensadores (ahora se llaman investigadores científicos y cuentan con una gran cantidad de recursos tecnológicos), Demócrito (460-370 aC), él, solo y su alma, imaginó algo así: Si corto una manzana a la mitad, y a su vez corto una de esas mitades, también a la mitad, y así sucesivamente, tendré un pedazo, cada vez más chico, la mitad del tamaño del anterior, de tal manera que llegará el momento de tener un tamaño tan pequeño de manzana, que ya será imposible de partirlo en dos. Ese último pedazo de manzana, como no puede dividirse, se llamará átomo “…(del latín atomus, y éste del griego άτομος, indivisible”: http://es.wikipedia.org/wiki/Átomo) y representará el elemento más pequeño de la naturaleza.

Lo que se sabe en la actualidad

A mí me enseñaron en la escuela que las partículas elementales eran los átomos, formados por un núcleo compuesto de protones con carga eléctrica positiva y (a veces) neutrones, sin carga eléctrica, y acompañados por los electrones, con carga negativa, que giraban a su alrededor a una velocidad pasmosa.

Bueno, a estas alturas del partido, tenemos que se han descubierto una gran variedad de partículas y subpartículas, de las cuales haré un breve, que digo breve, brevísimo, sumario:

Leptones
Del griego leptós (delgado, pequeño), cuyos principales ejemplares son el electrón, de carga eléctrica negativa y alrededor de 2500 veces más pequeño que el protón; los rayos cósmicos, partículas eléctricamente negativas y mucha energía provenientes del espacio exterior, unas 200 veces más pesado que el electrón, por lo que también se le llamó electrón pesado y posteriormente denominado muón; el tau de carga eléctrica negativa, de unas 3600 veces más pesado que el electrón y de una vida media muy pequeña, alrededor de 3x10−13 (0.0000000000003) segundos; y los neutrinos, partículas neutras cuya masa, aún no determinada con exactitud, se supone de unas 200,000 veces más pequeño que el electrón, es tan pequeño, que atraviesa la materia ordinaria, incluyendo seres humanos, prácticamente, sin tocarla.

Mesones
Del griego mesos (intermedio, mediano), también llamados piones, son partículas compuestas, responsables de la interacción nuclear fuerte, los más conocidos son los mesones-K o kaones. Se suponen de una masa intermedia entre los electrones y los protones, aunque se han encontrado mesones mayores.

Bariones
Del griego bary (pesado), los principales son el protón y el neutrón.

Nucleones
Son bariones en el núcleo del átomo, como los protones y neutrones.

Hadrones
Del griego hadrón (fuerte, grande) formado por el conjunto de los mesones y bariones. Se suponen compuestos de otras partículas como los quarks, pegadas con gluones (de glue, pegamento en inglés) y participan en las interacciones de la fuerza nuclear fuerte. Todas las partículas conocidas son hadrones, a excepción de los bosones (que transportan energía) como los fotones y los leptones (electrones, muones, neutrinos).

Fermiones
Deben su nombre a Enrico Fermi, se caracterizan por ocupar un mismo estado cuántico. Los principales ejemplares son todas las partículas relacionadas anteriormente.

Bosones
Nombradas así en homenaje a Satyendra Nath Bose, partículas que transportan energía, como los fotones (la luz), la fuerza nuclear fuerte, la débil, la gravitación.

Se han detectado decenas de partículas subatómicas con nombres y comportamientos extraños, algunas demostradas experimentalmente y otras hipotéticas y, en su gran mayoría (por no decir todas), tienen su antipartícula, como el antiprotón, antielectrón o positrón, etc.

Por lo pronto, más vale que lo deje hasta aquí, para que se nos vaya a “estrambolicar” mucho el entendimiento, es decir, que no se nos hagan un “masacote” las neuronas.

Lectura recomendada: Tabla de partículas (http://es.wikipedia.org/wiki/Lista_de_partículas), Hadrón es un Barión (http://www.milenio.com/node/79258)

Salud
Valram

Si quieres recibir más artículos como éste, suscríbete por e-mail, ¡es completamente gratis!