Teoría de fotones

Partículas Elementales. Los atomistas de la antigua Grecia intuyeron que el universo estaba compuesto de elementos Indivisibles que llamaron “átomos”. En el Siglo XIX la teoría atómica permitíó explicar las Reacciones químicas y el comportamiento de los gases con un modelo de átomo indivisible. Más Tarde se demostró que el átomo está formado por protones y neutrones en el núcleo, y electrones En la corteza. Pero esta estructura atómica no podía explicar fenómenos como la desintegración Radiactiva, de manera que se fueron proponiendo y descubriendo otras partículas hasta llegar a la Teoría actual, llamada “modelo estándar”. Según el modelo estándar de la física de partículas, la materia está formada por 12 partículas Elementales (no compuestas de otras más simples), que se clasifican en dos grupos: - Leptones: electrón e, muón µ , partícula tau τ y tres neutrinos asociados (neutrino electrónico ν e , neutrino muónico µ ν y neutrino tau ν τ ). - Quarks: u, d, c, s, t y b, donde las letras denotan up, down, charm, strange, top y bottom. Las partículas elementales se caracterizan por tres magnitudes: carga eléctrica, masa y “espín” (momento angular intrínseco). Los neutrinos no tienen carga, mientras que el electrón, el muón y La tau tienen carga negativa − e . Los quarks pueden tener carga −1/ 3 e o + 2/ 3 e . Existen tres generaciones de partículas. Cada generación es similar a la anterior pero con Partículas cada vez más masivas. Los átomos están formados por partículas de la 1ª generación. El electrón es él mismo una Partícula elemental.
El protón y el neutrón están formados por tres quarks: el protón es la uníón de Dos quarks u y un quark d, mientras que el neutrón es la uníón de dos quarks d y uno de tipo u. Cada partícula tiene su correspondiente antipartícula con carga opuesta. Por ejemplo, la Antipartícula del electrón es el positrón. Las antipartículas forman la antimateria. Las partículas elementales que forman la materia (leptones y quarks) se llaman fermiones. Además existen otras partículas elementales que son mediadoras en las interacciones, por Ejemplo los fotones y los bosones. Los quarks no existen aislados, se combinan para formar los Llamados hadrones, como el protón, el neutrón y los piones. Naturaleza de la Luz. La cuestión sobre cuál es la naturaleza de la luz ha supuesto un problema desde la antigüedad Hasta el Siglo XX. A lo largo de la historia se han desarrollado principalmente dos teorías Contrapuestas: - la teoría corpuscular, que considera que la luz está compuesta de partículas o Corpúsculos, y cuyo principal representante fue Newton, y - la teoría ondulatoria, que defiende que la luz se comporta como una onda. Las dos teorías explicaban los fenómenos de reflexión y de refracción. Sin embargo, sólo la teoría Ondulatoria pudo explicar satisfactoriamente los fenómenos de interferencia y de difracción y el Hecho de que la velocidad de la luz es mayor en los medios menos densos. Esto, junto al Desarrollo del electromagnetismo por Maxwell, consolidó como válida la teoría ondulatoria. En el Siglo XIX la cuestión quedó zanjada y se admitíó que la luz era una onda electromagnética. Sin embargo, a principios del Siglo XX, Einstein tuvo que recurrir de nuevo a la naturaleza Corpuscular de la luz para explicar ciertos fenómenos de emisión y absorción de luz por la materia, Como el efecto fotoeléctrico. A partir de entonces se introdujo en Física la dualidad ondacorpúsculo de la luz, que significa que la luz tiene las dos naturalezas: en unos fenómenos se Comporta como una onda electromagnética de una cierta frecuencia, y en otros se comporta como Un flujo de partículas llamadas fotones con una determinada energía. Interacciones fundamentales. Todas las fuerzas de la naturaleza se reducen a cuatro interacciones fundamentales: nuclear Fuerte, nuclear débil, electromagnética y gravitatoria. Nuclear Fuerte: Es la más intensa. Es de muy corto alcance (no se aprecia fuera del núcleo). Mantiene unidos a los protones y neutrones que componen el núcleo de los átomos. Los núcleos No serían estables si no existiera esta fuerza, que es más intensa que la repulsión electrostática Entre los protones que lo forman. Electromagnética: Es la segunda en intensidad. Es de largo alcance. Actúa sobre partículas Cargadas eléctricamente y puede ser atractiva o repulsiva. Es la responsable de que los átomos y Moléculas de la materia estén ligados. Nuclear Débil: Es la tercera en intensidad. Como la nuclear fuerte, es de muy corto alcance. Es la Causante de algunas reacciones nucleares como la radiación beta. Gravitatoria: Es la más débil de todas. Se produce entre todos los cuerpos. Es siempre atractiva Y de largo alcance. Es responsable del movimiento de los astros, de que los cuerpos caigan, de Las mareas, etc. Aplicaciones de la física: Tecnología y sociedad. La física, tanto como disciplina científica básica como por sus aplicaciones, es el paradigma de lo Que hoy llamamos ciencia y uno de los pilares de la tecnología. Sus aportaciones han Revolucionado nuestra comprensión de la realidad y nuestro modo de vida. A modo de ejemplos, Mencionamos a continuación una lista no exhaustiva de aplicaciones de gran repercusión sobre la Sociedad: La mecánica nos enseña cómo se mueven los cuerpos y dicta las leyes de la aeronáÚtica y de la Estática que permiten diseñar naves y construcciones. También explica cómo se comporta el Sonido, lo que ha llevado a avances técnicos como el sónar y la ecografía. Gracias a la Termodinámica, que trata con la energía y el calor, sabemos por ejemplo hacer frigoríficos y Motores de combustión. El electromagnetismo establece los fundamentos de los motores eléctricos y de los generadores De electricidad. Esta rama de la física es también fundamental para la exploración y desarrollo de Fuentes renovables de producción de energía eléctrica. Por otra parte, el conocimiento de las Ondas electromagnéticas ha permitido un desarrollo vertiginoso de las telecomunicaciones. La óptica nos permite manipular la luz y construir instrumentos ópticos, por ejemplo: dispositivos Para diagnosticar y tratar problemas de visión, sistemas de registro y visualización de imágenes Como cámaras y pantallas, aparatos de uso en medicina como endoscopios y sistemas de cirugía Láser, etc. Además, el láser forma parte ya de nuestra vida cotidiana al estar presente en los Sistemas de reproducción de CD y DVD. La teoría de la relatividad establece la equivalencia entre masa y energía, que llevó tristemente a La bomba atómica pero también a la energía nuclear necesaria hoy día para buena parte del Suministro eléctrico. La física cuántica ofrece, junto a la óptica, el fundamento para el láser y las Células fotoeléctricas. La física de la materia condensada estudia nuevos materiales con Propiedades increíbles y está detrás del desarrollo de la nanotecnología con aplicaciones, por Ejemplo, en la industria y en informática. Por su parte, la física de partículas y la astrofísica han cambiado nuestra visión de la Naturaleza, desde la descripción de la composición de la materia a una escala pequeñísima hasta Las teorías sobre el origen del universo. También se han derivado aplicaciones de gran utilidad Para la sociedad como el uso médico de la radioactividad.