¿Cuál es el origen de la propiedad de las cargas eléctricas en el átomo?

Institución: Colegio Newlands

Curso: 6º año

División: Ciencias Naturales

Alumno/a: Carolina Erausquin (carolinnee.95@gmail.com)

Asignatura: Filosofía e historia de la ciencia y la tecnología

Profesores: Vanesa Viña

Alejandra García Redín

Héctor Lacarra.

Fecha límite de entrega: miércoles 20 de junio de 2012

1) Objetivos de investigación

El fin de este proyecto es investigar acerca del origen de las cargas eléctricas

en el protón y el electrón, y por qué los neutrones no poseen carga alguna, y si

esto tiene relación con el movimiento en orbitales de los electrones y con la

distribución de estas partículas en el átomo.

Actualmente se sabe que el átomo es la porción de materia más pequeña, que

no se puede dividir a través de procesos químicos, y que mantiene las

propiedades del elemento al cual pertenece. Sin embargo, que no sea divisible

no significa que no esté formado por partículas aún más pequeñas. El átomo,

primeramente mencionado por Demócrito, y cuyo primer modelo con evidencia

científica fue hecho en 1808 por Thomas Dalton, está formado por tres tipos de

minúsculas porciones de materia: protones, neutrones y electrones.

A su vez, estas partículas están formadas por unidades todavía más pequeñas,

llamadas quarks. Cada protón está compuesta por tres quarks, unidos entre sí

por la fuerza nuclear mediados por gluones (partículas elementales que están a

cargo de la interacción nuclear fuerte), los cuales están orientados dos hacia

arriba y uno hacia abajo, lo que produce que tenga carga positiva. Cada

neutrón, por otro lado, está formado por tres quarks, pero con las cargas

distribuídas de tal manera que éstas se neutralizan. Los electrones, por otro

lado, son un tipo de partículas llamadas fermiones, las cuales no pueden

encontrarse dos iguales en un mismo lugar. Esto da origen al movimiento de

los electrones, el cual se realiza para que los fermiones se alejen entre sí, pero

como se ven a su vez atraídos por los protones del núcleo, se ven obligados a

trasladarse en círculos, de manera similar a una persecución, alrededor de una

órbita. Los electrones también son leptones, lo que significa que no se ven

afectados por la fuerza nuclear. Esto da a entender que carece de gluones, lo

que a su vez indicaría que no está compuesto por quarks, o sólo está

compuesto por uno.

Las partículas subatómicas tienen masas distintas: el neutrón es el

componente más pesado, con 1,675 x 10-24g, seguido por el protón, cuya masa

es apenas más liviana (1,673 x 10-24g). Finalmente, se encuentra el electrón,

cuya masa es despreciable, y exactamente la 1837ª parte de un protón, con

9,1093 x 10-28 g de masa. Pero esto no es tan simple como lo aparenta; el último

modelo del átomo, realizado por Niels Bohr en el año 1913, muestra no sólo

que algunas de estas pequeñas partículas poseen carga eléctrica (protones y

electrones, cargas positivas y negativas respectivamente), sino que además los

protones, junto a los neutrones, forman un núcleo en el centro del átomo, y los

electrones giran alrededor de él en orbitales de variadas formas y diferente

capacidad de los mismos en cada nivel de energía. También se ha descubierto

que el número total de electrones en un átomo es el mismo que el número de

protones, lo que hace a esta partícula diminuta una fracción de masa sin carga

eléctrica, o más bien con carga neutra, ya que las fuerzas eléctricas de cada

protón se cancelan con las fuerzas de cada electrón. Más aún, todas las

propiedades eléctricas y magnéticas del universo físico tienen como base a los

electrones.

2) Descripción del contenido

Si se supiera el origen de estas cargas, se podría entender de una manera más

precisa la fuerza eléctrica y magnética, lo que podría revolucionar el campo de

la física, ya que no serían necesarias muchas actividades de obtención de

energía eléctrica, como por ejemplo la construcción de diques, represas y

embalses, los cuales provocan un gran cambio en el ecosistema y producen un

gran impacto ambiental, o las centrales nucleares, que eliminan desechos

radioactivos y altamente contaminantes, además de funcionar a base de

uranio, elemento que es muy difícil de conseguir, y que por lo tanto es muy

costoso. Por lo tanto, la pregunta que debemos formularnos es ¿cuál es la

causa de las cargas eléctricas en las partículas subatómicas?

3) Procedimiento metodológico

Para ampliar la información se entrevistará a dos personas: al bioquímico

Mauricio Cymerman y al licenciado en química Héctor Lacarra. Más aún, se

entrará en contacto con especialistas del Observatorio Pierre Auger, el cual se

encuentra en Malargüe, provincia de Mendoza, para recopilar información del

comportamiento de las partículas subatómicas, además de realizarse la lectura

de material relacionado al tema.

4) Cronograma

28/8 -

3/9

4/9 -

10/9

11/9 -

17/9

18/9 -

24/9

25/9 -

1/10

Recopilación de información de

diversas fuentes

X X X X X

Entevista a Héctor Lacarra X

Entrevista a Mauricio

Cymerman

X

Contacto con el Observatorio

Pierre Auger

X X X

Respecto al cronograma del proyecto, se planea entregar el anteproyecto el día

20 de junio del 2012, y se espera poder realizar una entrevista al bioquímico

Mauricio Cymerman antes del día 15 de julio del año en curso, y a Héctor

Lacarra antes del 31 del mismo mes. Además, se tiene pensada la realización

de un Prezi que ayude a la comprensión de las ideas para el día 15 de agosto

del corriente año. Para completar el proyecto de investigación, se planea

ponerse en contacto con el Observatorio Pierre Auger, en Malargüe, Mendoza,

con el fin de obtener opiniones e ideas, y recibir conocimientos de

especialistas.

5) Presupuesto

Los gastos producidos para el desarrollo de este proyecto es reducido. Se

necesitarán hojas para la impresión del informe final. Quizás también es

probable que se tenga que invertir en sobres y los gastos de envío que se

requieran para el intercambio de correo con el Observatorio Pierre Auger, en el

caso de que el intercambio de información sea mediante correo tradicional, y

no electrónico.