Física Atómica y Física de Partículas

Física Atómica y Física de Partículas

Los átomos y las minúsculas partículas de las que están hechos, influencian en gran medida a la naturaleza de muchos fenómenos que juegan diferentes roles a escalas astronómicas. El campo de la física atómica y de la física de partículas, proporciona gran cantidad de valiosa información sobre los ciclos de vida de estrellas, las formas de radiación proveniente del espacio, la forma en que podemos hacer uso de espectros para estudiar objetos distantes, y muchos otros temas de la ciencia espacial.

La disciplina de la física atómica estudia los átomos, las partículas que forman los átomos, y los diferentes estados de energía que los átomos pueden tomar. El minúsculo y denso núcleo de un átomo se compone de protones y neutrones. Nubes de electrones, más pequeñas que un milésimo del tamaño de los nucleones, zumban alrededor del núcleo en diversos estados de energía. El comportamiento de objetos en estas diminutas escalas desafían nuestra experiencia, de manera que se han diseñado diversos modelos de átomos para ayudarnos comprender estos componentes fundamentales de los elementos que forman la materia.

La física de partículas ahonda en escalas aún más pequeñas que el átomo, iluminando el mundo de la física subatómica. Cuando los átomos son divididos, generalmente en presencia de grandes cantidades de energía, las partículas subatómicas salen y juegan su papel. Algunas son familiares, como los protones, neutrones, y electrones; otras son más exóticas y llevan nombres extraños como muón, neutrino, el baritrón, el mivón, y el evasivo, quark. Los plasmas, como la "sopa" de electrones y protones que forma el viento solar, y muchas de las formas más peligrosas de radiación, como rayos cósmicos, son colecciones de partículas subatómicas de las partículas que estudian los físicos.

Los "leyes" de la física en las escalas atómicas y subatómicas son tan diferentes de las que observamos en nuestras experiencias cotidianas "normales", que los físicos tuvieron que crear un nuevo campo para describirlas. La disciplina de la mecánica cuántica, nacida a principios del siglo 20, predice los extraños comportamientos en los mundos diminutos. En los reinos de la física cuántica, las diferencias entre partículas y ondas desaparecen, perdemos nuestra capacidad de definir dónde se encuentran los objetos, en favor de descripciones probabilísticas de donde es posible que se encuentren las partículas, y el simple acto de observación de un fenómeno puede alterar fundamentalmente su comportamiento. ¡Aunque el tamaño de las escalas son pequeñas, los impactos de eventos en los mundos de átomos y las partículas subatómicas, y el dominio de la mecánica cuántica, ¡son enormes!