ESTRATEGIA Y LIDERAZGO

Qué es la masa de un átomo

Entonces: ¿Qué es la masa de un elemento? O, mejor, ¿cuál es el peso atómico de un elemento?

Para empezar, será un promedio pesado entre todos los isótopos (estables) que presenta. Es decir, la suma de los pesos atómicos de cada isótopo estable multiplicadapor su abundancia relativa.

Pero, además, si tomamos el núcleo de un isótopo por separado, y por esa equivalencia entre masa y energía, la suma de las masas de las partículas elementales que lo conforman es distinta de la masa total del núcleo resultante, en general, la masa atómica no coincide con el número de partículas en el núcleo es una diferencia, digamos, “einsteniana” de la masa nuclear, y:

La diferencia entre la suma de las masas de las partículas que componen el núcleo y la masa del núcleo conformado sigue esta ley:

Es decir, para pesos atómicos entre más o menos 20 y 180, la masa de la suma de las partículas es menos que la del núcleo conformado, lo que quiere decir que se ha quitado energía para formarlos. Entonces, si queremos romperlos, deberemos entregarle energía al núcleo. Esto lo hace estable. Para los elementos de las puntas, es decir, en los extremos de la tabla periódica, es al revés, se entrega energía para formarlos. Por lo tanto tienden a ser más inestables que los del centro de la tabla periódica y cederán energía al romperse.

Las fuerzas elementales (Gravedad, electromagnetismo, interacciones nucleares débiles e interacciones nucleares fuertes)

Hasta acá vimos dos tipos de fuerzas que constituyen la realidad de la naturaleza: La gravedad y el electromagnetismo.

¿Será eso todo?

¿Cómo puede ser que los protones se mantengan juntos en el núcleo si tienen la misma carga??

Los físicos han demostrado que, a muy cortas distancias, actúan unas fuerzas que son mucho más fuertes que las de repulsión eléctricas, pero actúan solamente en distancias muy pequeñas (10-13 cm) llamadas “interacciones nucleares fuertes”.

Finalmente, para justificar el decaimiento radiactivo y las interacciones de los neutrinos (ya veremos lo que son) se necesitan las llamadas “interacciones nucleares débiles”.

Elementos muy elementales de física cuántica

La física moderna, la que se desarrolló a partir de principios del Siglo XX, ha obligado a que el hombre reconsidere la manera de ver al universo.

Hasta el advenimiento de la Física Relativista (Einstein) y la Física Cuántica (entre otros, Heisemberg y Schroedinger) los modelos de la naturaleza respondían a la intuición humana, apenas Galileo, al demostrar que la Tierra gira alrededor del Sol, y no éste alrededor de la Tierra junto con los demás planetas y estrellas, había instalado conocimientos que contraviniera el sentido común, fruto de la observación de la naturaleza mediante los sentidos humanos y en aquellos fenómenos que entran dentro de la escala humana de experiencias de percepción.

Pero la evidencia experimental obtenida a principios del Siglo XX exigió explicaciones que contradicen esos sentidos y esa experiencia.

Veremos algunos ejemplos de hallazgos de la física durante la primera parte del Siglo XX:

Posición y velocidad

La mecánica cuántica nos dice que cuando queremos medir fenómenos que se desarrollan en distancias muy pequeñas, típicamente el tamaño de un átomo, o de una partícula elemental, las cosas no están totalmente definidas y esas observaciones son influidas por la observación.

Así, no tenemos manera de definir exactamente al mismo tiempo la posición y la velocidad de una partícula, y los errores que tendremos al hacer ambas mediciones simultáneamente están definidos por el principio de incerteza:

∆X.∆p≥ℏ/2

Donde ∆ es el error,X la posición,p el momento lineal (m.v) y ℏ la constante de Plank reducida

Esta incerteza no es un error de medición, sino una propiedad fundamental de la naturaleza.

Partícula y onda

Del mismo modo, una partícula elemental se comporta como onda y partícula al mismo tiempo.

Por ejemplo, el electrón, estamos acostumbrados a pensarlo como una partícula, pero difracta como si fuera luz… (ver experimentos de difracción y espectros de interferencia).

Entonces es una onda… Pero se puede medir que la electricidad viene en “paquetitos” (carga del electrón). Entonces es una partícula…

También pasa lo mismo con la luz. La difracción, y los espectros de interferencia que produce, se pueden explicar con la naturaleza de onda, pero el efecto fotoeléctrico (que veremos más adelante), exige que sea una partícula.

En realidad son ondas y partículas. Podemos pensar que son partículas pero su existencia, en realidad, se limita a una distribución de probabilidad en el espacio que tiene forma de ondas, y cuya longitud de onda, y, por lo tanto, su frecuencia, dependen de su energía.

Toda partícula tiene, en realidad, una onda asociada, solo que para las partículas macroscópicas la longitud de onda asociada es mucho más pequeña que sus dimensiones físicas.

Aspectos filosóficos

Tanto la mecánica cuántica como la mecánica relativista, nos llevan a pensar que, en las dimensiones muy grandes o en las muy chicas, la realidad tiene aspectos que son contrarios a nuestra intuición y sentido común.

La relatividad nos muestra, por ejemplo, que la masa puede aumentar hasta hacerse infinita para velocidades cercanas a la de la luz, pero que eso es así solamente para alguien que permanezca estático. Si alguien está viajando a la misma velocidad que la masa en cuestión no notará la diferencia

La cuántica nos muestra, por ejemplo, que, en los niveles nanoscópicos, en tamaños del orden de los de los átomos, la realidad no está unívocamente definida y los sucesos son siempre estadísticos. Lo que quiere decir que las partículas no tienen posiciones definidas, sino ondas de probabilidad, y también que a una dada causa le pueden seguir múltiples efectos diferentes y nada en la naturaleza permite asegurar cual de esos efectos ocurrirá en realidad.

Einstein nunca estuvo de acuerdo con esto, y siempre dijo que debe

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