¿Que es la materia y la antimateria?

Question

Algunas nociones por favor. Estoy mas interesada en el tema antimateria. ¿Paginas web para consultar?

Answer 1

MATERIA

Lo que llamamos átomo en la actualidad no es, estrictamente hablando, el átomo de Demócrito. Ernest Rutherford demostró, en 1911, que el llamado átomo consta de un núcleo, alrededor del cual giran pequeñas partículas llamadas electrones.

Los electrones son partículas con una carga eléctrica negativa, mientras que el núcleo atómico posee una carga eléctrica positiva. Debido a que cargas eléctricas de signo contrario se atraen, el núcleo ejerce una fuerza de atracción en los electrones que se encuentran a su alrededor.

Para visualizar un átomo, podemos pensar en un sistema solar microscópico en el que el núcleo sería el Sol y los electrones los planetas. La diferencia es que el Sol mantiene unidos a los planetas por la fuerza gravitacional que ejerce sobre ellos, mientras que el núcleo atrae a los electrones por medio de la fuerza eléctrica.

Pero el núcleo atómico no es una partícula, sino que está formado, a su vez, de dos tipos de partículas: los protones y los neutrones (Figura 1). La existencia de los primeros fue establecida por el mismo Rutherford en 1919, mientras que los segundos fueron descubiertos, años más tarde, por J. Chadwick. En resumen, parecía que tres tipos de partículas eran los constituyentes fundamentales de la materia.

Los protones y los electrones son partículas con cargas eléctricas exactamente de la misma magnitud pero de signos contrarios. Esta carga fundamental es de 1 .602 x 10-19 coulombs. 2[Nota 2]3[Nota 3] Los neutrones por otra parte, no poseen carga eléctrica. La carga de un núcleo atómico está determinada de manera exclusiva por el número de protones que lo constituyen y es, por lo tanto de signo positivo. Evidentemente, la carga de un núcleo es un múltiplo entero de la carga de un protón.

Para tener una idea de lo diminutas que son estas partículas, señalemos que la masa de un electrón es de unos 9. 109 X 10-28 gramos, mientras que un protón es 1 836 veces más masivo que un electrón —pesa cerca de 1. 673 X 10-24 gramos— y el neutrón es ligeramente más pesado que el protón — 1.675 X 10-24 gramos. El cuerpo humano, por ejemplo, está hecho de 20 000 billones de billones (2 X 1028) de protones, otros tantos electrones y un número un poco mayor de neutrones.

En la naturaleza existen, en estado natural, 92 tipos de elementos químicos. Un elemento químico está determinado enteramente por el número de protones en el átomo que lo constituye. El núcleo del átomo de hidrógeno consta de un único protón, el del helio posee dos protones y dos neutrones, el del litio tres protones y cuatro neutrones, ...el carbón seis protones y seis neutrones... el hierro 26 protones y 30 neutrones... y así hasta el uranio, cuyo núcleo está formado por 92 protones y 146 neutrones. Además, los átomos de diversos elementos químicos suelen unirse entre sí para formar moléculas; por ejemplo, la molécula del agua consta de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Los átomos se mantienen unidos en las moléculas gracias a las atracciones eléctricas y magnéticas.

Como veremos con más detalle en el próximo capítulo, los protones y neutrones se encuentran amarrados en el núcleo por las fuerzas nucleares. Para transmutar un elemento químico en otro es necesario cambiar el número de protones en el núcleo, lo cual es posible en principio, pero requiere de una enorme cantidad de energía, muchísimo mayor de la que soñaron los alquimistas. La razón es que las fuerzas nucleares son tan intensas, que no se puede despegar fácilmente un protón del núcleo.

En cambio, las fuerzas eléctricas son menos intensas, por lo que es factible despegar uno o varios electrones de un átomo. En condiciones normales en la Tierra, los átomos constan generalmente de un igual número de electrones que de protones y, por lo tanto, la carga neta de un átomo es cero. Pero puede suceder que algunos electrones se escapen de la atracción del núcleo, dejando así al átomo con una carga positiva neta; en tal caso se dice que el átomo se ha convertido en un ion. En los metales, los átomos se pueden acomodar de tal manera que sus electrones viajan de un átomo a otro; la corriente eléctrica, por ejemplo, se debe al flujo de electrones en un cable metálico.

En resumen, los ladrillos fundamentales con los que está hecha toda la materia que existe a nuestro alrededor son los electrones, los protones y los neutrones. Pero, además de la materia, existe la radiación es decir, la luz...

ANTIMATERIA

Las partículas del mundo atómico se comportan de manera totalmente ajena a nuestra experiencia diaria. Por eso, los físicos tienen que recurrir a las matemáticas para describir adecuadamente la realidad. En 1929 el gran físico inglés P. A. M. Dirac encontró una descripción matemática del electrón que explicaba las características de esa partícula. Sin embargo, su teoría adolecía de ciertas fallas que hubieran desanimado a un físico con menos imaginación, pero que le sirvieron para hacer una atrevida predicción. En efecto, la teoría matemática de Dirac podía ser congruente a condición de redefinir el concepto mismo de vacío. Esto, a su vez, implicaba la existencia de una partícula idéntica al electrón, excepto en la carga eléctrica, que debía ser de signo contrario. Más aún, esa partícula debía tener la propiedad de aniquilarse totalmente con un electrón tan pronto entrara en contacto con él. A esa partícula Dirac la llamó antielectrón, o también positrón, por tener carga positiva.

Pero dos partículas no pueden esfumarse sin dejar rastro. Cuando un electrón y un positrón se destruyen mutuamente la masa de las dos se transforma totalmente en energía. Este fenómeno es una excelente demostración de la equivalencia entre masa y energía descubierta por Albert Einstein y resumida en la famosa fórmula:

E = mc2,

(energía igual a masa por la velocidad de la luz al cuadrado)7[Nota 7]. La fórmula de Einstein implica que, en condiciones apropiadas, la materia puede transformarse en energía y viceversa. Así, Dirac predijo que un electrón y un positrón, al entrar en contacto, se aniquilarían transformando toda su masa en fotones de muy alta energía, más precisamente, dos fotones gamma.

El espacio cósmico está lleno de todo tipo de partículas sueltas (fotones, electrones, etc). Las que llegan a la Tierra producen los llamados rayos cósmicos. En 1932, Carl Anderson estudiaba estas partículas cuando descubrió una que, según indicaba su movimiento, tenía la misma masa que un electrón, pero carga eléctrica positiva. ¡Se trataba del positrón!

Una vez establecida la existencia del antielectrón, los físicos se percataron de que, de acuerdo con la teoría de Dirac, también deberían existir antiprotones y antineutrones. Y en efecto, éstos fueron descubiertos en los años cincuenta. Más aún, es perfectamente factible que existan antiátomos, formados por un núcleo de antiprotones y antineutrones, alrededor del cual giran positrones. Y con esos antiátomos se pueden formar objetos de antimateria, quizá antiplanetas, antiestrellas y ¡hasta antiseres vivos!

En resumen, a cada tipo de partícula corresponde una antipartícula con la cual se puede aniquilar si hacen contacto. La única excepción es la luz, ya que el fotón es su propia antipartícula. Dicho de otro modo, la luz no distingue entre materia y antimateria. En consecuencia, un objeto de antimateria se ve exactamente como si estuviera hecho de materia ordinaria.

Para dar una idea de las cantidades de energía implicadas, mencionemos que una tonelada de antimateria produce, al aniquilarse con una cantidad igual de materia, tanta energía como la que se consume actualmente en la Tierra durante un año. Desgraciadamente, no poseemos reservas de antimateria ni es factible producirla en grandes cantidades y almacenarla. Para producir una cierta cantidad de antimateria es necesario invertir la misma cantidad de energía que produciría su aniquilación. Y esa energía, a su vez, habría que sacarla de alguna fuente tradicional —petróleo, uranio, etcétera. (Una ley fundamental de la física es que la energía no se crea ni se destruye, sólo cambia de forma).
¿Qué tanta antimateria hay en el Universo? No se puede dar respuesta definitiva a esta pregunta porque, como la luz no distingue entre materia y antimateria, estas se ven idénticas. En principio, algunas de las estrellas o galaxias que vemos en el firmamento podrían ser de antimateria. Quizá existen antimundos habitados por seres de antimateria. La única manera de comprobarlo es ir a ellos o esperar su visita. Pero si algún ser formado de antimateria llegara a la Tierra, las consecuencias serían catastróficas para todos: al entrar en contacto con nuestra atmósfera explotaría, liberando tanta energía como varias explosiones nucleares juntas.

Para nuestra tranquilidad, es poco probable que abunde la antimateria en las cercanías del Sistema Solar. El encuentro de antimateria con materia produce enormes cantidades de energía en forma de rayos gamma; si hubiera mucha antimateria en nuestra vecindad cósmica, presenciaríamos continuas explosiones de rayos gamma, lo cual no es el caso.8[Nota 8]

Por otra parte, es importante señalar que así como una partícula y una antipartícula pueden convertir sus masas enteramente en energía —energía de los fotones gamma que producen—, el proceso contrario también ocurre en la naturaleza. Dos fotones gamma que choquen entre sí pueden producir una pareja de partícula y antipartícula, transformando así toda su energía en masa. Para que ello ocurra, los fotones deben poseer suficiente energía para generar una partícula y una antipartícula. La masa de un electrón es de 9 X 10-28 gramos; de acuerdo con la fórmula de Einstein, esta masa equivale a una energía 8 X 10-7 ergs; a su vez, esta energía es la que posee un fotón gamma cuya longitud de onda es de unos 2 x 10-10cm. Por lo tanto, dos fotones gamma con esa longitud de onda o una menor pueden producir un electrón y un positrón. 9[Nota 9] Y si la energía de los fotones es unas 1800 veces mayor; entonces tendrán suficiente energía para crear pares de protones y antiprotones. Estos procesos son un excelente ejemplo de la equivalencia entre masa y energía.

Sólo hay una situación en la naturaleza en que materia y antimateria pueden coexistir. Un gas a una temperatura de unos 5 000 000 000 de grados Kelvin l0[Nota 10]o más está compuesto principalmente de electrones, positrones y fotones gamma. Al chocar un electrón y un positrón, se aniquilan produciendo un par de fotones gamma, pero siempre hay otra pareja de fotones gamma que chocan entre sí para producir un par de electrones y positrones, manteniendo así el número total de partícula de cada tipo. De este modo, a tan altas temperaturas la materia y la antimateria coexisten con la intermediación de los fotones, creándose y aniquilándose continuamente las partículas y las antipartículas. Y si la temperatura del gas excede los diez billones de grados Kelvin, los fotones tendrán suficiente energía para generar también pares de protones y antiprotones.

Como veremos más adelante en este libro, los físicos han calculado que, de acuerdo con la teoría de la gran Explosión, había en el principio del Universo casi la misma cantidad de materia como de antimateria pero, después de unas fracciones de segundo, todas las antipartículas se aniquilaron con las partículas. Afortunadamente para nosotros, había un ligerísimo excedente de materia que no tuvo contraparte con qué aniquilarse y dio origen a las estrellas, los planetas y sus habitantes. Así, de acuerdo con la teoría del Origen del Universo más aceptada en la actualidad, la antimateria debe ser muy escasa. Sobreviven, si acaso, algunos raros fragmentos.

Answer 2

Materia es la realidad primaria de la que están hechas las cosas. Realidad espacial y perceptible por los sentidos, que con la energía, constituye el mundo físico. Materia, es pues, todo lo que ocupa un lugar en el Universo.Por tanto, la principal característica de la materia es que tiene volumen.

La Antimateria es materia compuesta de antipartículas de las partículas que constituyen la materia normal. Un átomo de antihidrógeno, por ejemplo, está compuesto de un antiprotón de carga negativa orbitado por un positrón de carga positiva. Si una pareja partícula/antipartícula entra en contacto entre sí, se aniquilan entre sí y producen un estallido de energía, que puede manifestarse en forma de otras partículas, antipartículas o radiación electromagnética.

Answer 3

La antimateria es igual a la materia salvo que tiene cargas eléctricas invertidas. El electrón en vez de ser positivo es negativo, el protón igualmente invertido a positivo, el neutrón igual es neutro en ambos. El choque de estos dos tipos de materia daría paso a una explosión descomunal.

Answer 4

Esforzate un poco mas y buscalo en el google

Answer 5

te lo digo en terminos sencillos y pocas palabras:
antimateria = recreo. jajajaaj
solo vine por los dos puntos y con ganas de molestar jeje espero no te moleste, chau :)

Answer 6

En Google, escribí física nuclear,bip bip.

Answer 7

Soy un desastre en esos temas.Utiliza el Google.Encontrarás información.Es fácil buscar.
Suerte!!