De metales casi indestructibles, como el tungstenoDesde las delicadas nubes del cielo, los átomos constituyen todo lo que nos rodea. ¿Pero estos átomos alguna vez se tocan entre sí? Como ocurre con la mayoría de los temas de física atómica, la respuesta es más complicada de lo que cabría esperar.
Antes de que podamos responder a esta pregunta, es importante definir qué entendemos por «toque», dijo Christopher Bairdprofesor asociado de física en la Universidad West Texas A&M.
«A escala humana, lo que normalmente queremos decir cuando decimos que dos objetos se tocan es que la superficie exterior bien definida de un objeto reside en el mismo lugar que la superficie exterior bien definida del otro objeto», dijo Baird a Live. Ciencia en un correo electrónico. «[But] Este tipo de contacto realmente no tiene sentido a escala atómica porque los átomos no tienen superficies exteriores bien definidas».
Un átomo No es un objeto sólido ni la unidad más pequeña conocida por los científicos. En cambio, un átomo está formado por muchos diferentes partículas que interactúan según reglas específicas. En esencia, un átomo es un núcleo rodeado por una nube de electrones.
Pero una mirada más cercana revela que este núcleo está compuesto de protones y neutrones, que están formados por partículas llamadas quarks y gluones. Los átomos de diferentes elementos tienen diferente número de protones, neutrones y electrones. Por ejemplo, un átomo de hidrógeno tiene un protón, un electrón y cero neutrones, mientras que el uranio tiene 92 protones, 92 electrones y hasta 146 neutrones. (La cantidad de neutrones en un elemento puede variar según el isótopo que sea).
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La nube de electrones de un átomo hace que sea difícil determinar un límite exacto para «tocar», dijo Baird. En cambio, es más útil definirlo como el punto que desencadena un efecto físico o químico, como la creación de enlaces químicos. Esto puede surgir cuando las nubes de electrones de los átomos se superponen significativamente, dijo.
«Se tocan cuando los orbitales de los electrones de un átomo se superponen lo suficiente con los orbitales de los electrones del otro átomo como para que comiencen a producirse efectos físicos o químicos», explicó Baird. «Esta es probablemente una de las mejores definiciones para tocar la escala atómica».
Este «toque» puede ser el resultado de diferentes fuerzas, incluyendo electromagnetismo, gravedad y mecánica cuántica. Los líquidos y los sólidos normalmente se tocan mediante la creación de enlaces químicos, dijo Baird, y los gases se tocan rebotando entre sí.
Otra forma de contacto puede tener lugar cuando partículas chocan a altas velocidades, como en un acelerador de partículas como el del CERN. Gran Colisionador de Hadrones en Suiza, dijo Sol de Zhiquancandidato a doctorado en el Centro de Física Teórica del MIT.
«Cuando los átomos chocan entre sí con energía lo suficientemente alta como para que sus nubes de electrones se superpongan… los núcleos pueden sufrir colisiones elásticas o inelásticas», dijo Sun a WordsSideKick.com en un correo electrónico. «Si la colisión es elástica, el núcleo simplemente cambia de dirección y encuentra sus electrones nuevamente y se convierte en el mismo átomo que era. Si los núcleos chocan de manera inelástica, se rompe en protones y neutrones y estos pueden formar núcleos diferentes».
En el CERN (la Organización Europea para la Investigación Nuclear), las partículas chocan a energías muy altas para romperlas e incluso formar nuevas partículas subatómicas, como la bosón de Higgs. Es probable que se hayan producido colisiones similares en el universo temprano.
Al final del día, aunque los átomos no se tocan de la misma manera que nosotros, el contacto atómico es lo que constituye la vida tal como la conocemos, dijo Baird.
«Una silla o una roca no podrían mantenerse unidas en la forma de una silla o una roca si los átomos del objeto no se tocaran entre sí a través de sus enlaces químicos», dijo. «Todos los efectos materiales surgen de alguna forma de átomos que se tocan entre sí, incluidas reacciones químicas, vibraciones, ondas sonoras, calor, etc.».
