Estamos llenos de vacío

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¿Te has preguntado de qué están hechas las cosas? ¿De qué está hecha la materia? ¿De qué estás hecho tú?

Desde la prehistoria, el hombre se ha planteado éstas interrogantes, y es así como empezó a escudriñar la materia, a dividirla para entenderla y así poder controlarla en beneficio propio.

Hoy sabemos que la materia, todo eso que tiene masa y ocupa un lugar en el espacio está formada por diminutas partículas. La donde estás sentado, tu comida, el aire,  las plantas, las células que forman los órganos de tu cuerpo, está formada por estas partículas llamadas átomos. 

Al principio se creía que el átomo era la unidad fundamental e indivisible de la materia, pero hoy sabemos, gracias a los investigadores científicos y a la tecnología, que el  átomo puede dividirse aún más, ya que lo conforman partículas más pequeñas que son los protones, neutrones y electrones. A su vez, los protones y neutrones están formados por subpartículas aún más pequeñas como los quarks y los gluones.

Por ahora no nos sumergiremos en el mundo de las subpartículas atómicas, ya que es muy amplio.

Los protones y los neutrones están concentrados en el núcleo del átomo y muy lejos de dicho núcleo, girando alrededor, en un espacio vacío y formando una nube energética se encuentran los electrones, partículas de carga negativa, con masa despreciable si la comparamos con la masa de protones y neutrones.

Resulta entonces que un átomo es más del 99% de espacio vacío. Pero si la materia y nosotros mismos estamos formados por átomos, entonces prácticamente, ¡estamos vacíos!

Los filósofos griegos comenzaron a hablar de que la materia estaba formada por partículas indivisibles, a las que llamaron átomos, es decir: “sin división”. Sin embargo, ellos apelaban más al pensamiento que a la experimentación.

Más tarde la Alquimia, que era propiamente la realización del trabajo manual (jugar con las combinaciones de materiales, o separar las muestras) nos heredó los métodos y aparatos de separación, mismos que nos permitieron avanzar en el conocimiento experimental de la conformación de la materia.

Gracias a la intervención de raciocinio, del pensamiento crítico y de las matemáticas, la Alquimia fue transformándose gradualmente en una ciencia que hoy llamamos Química, y que se encarga justamente de estudiar a la materia, sus transformaciones y la energía que guarda o que se produce durante las combinaciones de diferentes tipos de reactivos.

Gracias a la Química, hoy sabemos que la materia está formada de átomos y que la combinación de éstos es la que da origen a la gran diversidad de materia, desde el agua hasta los superconductores, pasando por el material genético de nuestras células o por los blanqueadores de ropa. 

Los átomos son entonces la unidad que conforma la materia tal como la conocemos, y están formados por un núcleo pesado y muy compacto de protones (con carga positiva) y neutrones (que no tienen carga), y alrededor de dicho núcleo se encuentran “moviéndose”, en un gran espacio vacío y formando una nube energética, algunos electrones cuya carga es negativa. Cabe hacer notar que un átomo es mayoritariamente espacio vacío, más del 99%. 

Además, los electrones más alejados del núcleo son los que logran que un átomo se una a otro u otros átomos para formar una molécula, o sea ¡Materia Nueva!, como por ejemplo los átomos  de Hidrógeno y Oxígeno que forman Agua, o algo más sencillo como los átomos de Hidrógeno  que forman moléculas estables del mismo hidrógeno, o algo más complejo como los átomos que forman las moléculas que estructuran al ADN.

Para que un átomo sea neutro, la cantidad de electrones (-) que posee, debe ser la misma que la cantidad de protones (+) y así se anulan las cargas.

Un átomo entonces puede estar formado desde 1 hasta 118 protones, según la materia hasta ahora conocida, y según el número de protones, es como se van agrupando los átomos en la tabla periódica, la cual es una maravillosa herramienta que nos permite hacer predicciones para poder crear nuevos materiales.

Para jugar con la Tabla Periódica y conocer más de cada uno de los elementos que la conforman, entra al sito: https://www.ptable.com/?lang=es

Cabe recordar que el 2019 se designó como el año Internacional de la Tabla Periódica debido a que se celebran 150 años desde su creación por el químico ruso Mendeleiev.

Pero si la materia está formada por átomos y los átomos de protones, neutrones y electrones, la siguiente pregunta sería: ¿De qué están hechas éstas partículas?

Para dar respuesta a ésta pregunta, aparecen algunas ramas de la física que estudian a las subpartículas atómicas.

Así tenemos a la Mecánica Cuántica, que se encarga de estudiar la energía que emiten los electrones cuando saltan de nivel energético dentro del átomo y producen la luz en forma de fotones  mientras que la Física de Partículas  nos dice que los protones y neutrones están formados a su vez por partículas más pequeñas, llamadas quarks, que están unidas entre ellas por otras partículas llamadas gluones.

Luego entonces, el núcleo de los átomos se puede dividir aún más, en un proceso denominado Fisión Nuclear, que es lo que dio origen a la bomba atómica y que desafortunadamente, su mal uso provocó el fin de la Segunda Guerra Mundial con la terrible tragedia de Hiroshima y Nagasaki en 1945

Existen átomos cuyos núcleos son tan inestables que por sí mismos se van dividiendo o desintegrando en un fenómeno conocido como Radiactividad, término acuñado a partir de las observaciones que realizó Marie Curie al descubrir el Radio, elemento químico con el que obtiene el segundo premio nobel de Química y que al mismo tiempo le provocó una muerte dolorosa y prematura (6).

Toda ésta información la conocemos gracias a la tecnología que se ha venido desarrollando, como por ejemplo el acelerador de hadrones (sub-partículas atómicas), ubicado en Ginebra, Suiza, enterrado bajo la tierra y que es un tipo de manguera gigante que se conecta en sí misma para formar una especie de circuito de atletismo por el que corren a gran velocidad y en sentidos opuestos las partículas, provocando colisiones entre ellas y al “romperse” se pueden detectar sus componentes más pequeños. 

Pero, y estas subpartículas atómicas, ¿de qué están hechas?

Aún no lo sabemos con exactitud, pero existe la Teoría de Cuerdas, que no ha sido comprobada experimentalmente pero la idea trata de una cuerda, cuya frecuencia de vibración es lo que da origen a cada tipo de sub-partícula atómica, es decir, la misma cuerda vibra a diferentes frecuencias y cada vibración genera un tipo de partícula  sub atómica diferente .

Ahora que sabes que estamos formados de átomos y que los átomos son más del 99% espacio vacío, entonces la materia, las cosas y todo tú están prácticamente vacíos, y lo único que te hace tener existencia material, es la forma en la que se combinan tus átomos y eso requiere de una gran cantidad de energía.

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Por Alejandra Morales Paredes

Nuestra divulgadora invitada, Alejandra Morales Paredes,  Disfruta la lectura, su pasión es el cerebro, pero antes de todo, es una orgullosa mamá. Es Química Farmaco-Bióloga egresada de la BUAP donde fue Consejera Universitaria y formó parte de la selección de futbol rápido femenil de la facultad de Ciencias. Dirige su editorial “El Rincón del Quijote”, misma que trajo a México los libros infantiles Antiprincesas, entre otros. Participó en el Primer encuentro estatal de monólogos de ciencia.

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Esta entrada es el resultado del taller Escribir para divulgar, donde los participantes han empezado a desarrollar habilidades de escritura, para compartir eso que saben o que les gusta acerca de la ciencia y la tecnología.

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Divulgador científico. Matemático de formación, apasionado de la ciencia y la tecnología, sobre todo de los robots.

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