Partícula

En las ciencias físicas , una partícula (o corpúsculo en textos más antiguos) es una entidad pequeña y localizada a la que se le pueden asignar varias propiedades físicas o químicas , como volumen , densidad o masa . [1] Varían mucho en tamaño o significado, desde partículas subatómicas como el electrón , hasta partículas microscópicas como átomos y moléculas , hasta partículas macroscópicas como polvos y otras.materiales granulares . Las partículas también se pueden usar para crear modelos científicos de objetos aún más grandes en función de su densidad, como personas que se mueven en una multitud o cuerpos celestes en movimiento .

El término "partícula" tiene un significado bastante general y se refina según sea necesario en varios campos científicos. Cualquier cosa que esté formada por partículas puede llamarse partícula. Sin embargo, el sustantivo "partículas" se usa más comúnmente para referirse a los contaminantes en la atmósfera terrestre , que son una suspensión de partículas sueltas en lugar de una agregación de partículas unidas.

Propiedades conceptuales

El concepto de partículas es particularmente útil para modelar la naturaleza , ya que el procesamiento completo de muchos fenómenos puede ser difícil debido a la complejidad computacional. [2] Se utiliza para simplificar las suposiciones sobre los procesos involucrados. Francis Sears y Mark Zemansky de la Universidad de Física dan un ejemplo de cómo calcular el punto de impacto y la velocidad de una pelota de béisbol lanzada al aire . Progresivamente, despojan a la pelota de béisbol de la mayoría de sus propiedades, primero idealizándola como una esfera dura y suave , luego descuidando la rotación , la flotabilidad y la fricción , y finalmente reduciendo el problema a la balística clásica de partículas puntuales . [3] El manejo de grandes cantidades de partículas es un campo de la física estadística . [cuatro]

Tamaño

El término "partícula" generalmente se aplica de manera diferente a tres clases de tamaños. El término partícula macroscópica generalmente se refiere a partículas mucho más grandes que los átomos y las moléculas . Por lo general, se abstraen como partículas puntuales , incluso si tienen volumen, forma, estructuras, etc. Ejemplos de partículas macroscópicas serían polvo, polvo , arena , escombros de un accidente automovilístico o incluso objetos tan grandes como las estrellas de una galaxia . [5] [6]

Otro tipo de partículas microscópicas generalmente se refiere a partículas que varían en tamaño desde átomos hasta moléculas , como dióxido de carbono , nanopartículas y partículas coloidales . Estas partículas se estudian en química y en física atómica y molecular . Las partículas más pequeñas son partículas subatómicas , que se refiere a partículas más pequeñas que los átomos. [7] Estos incluyen partículas como los constituyentes de los átomos ( protones , neutrones y electrones ) y otros tipos de partículas que solo se pueden producir en aceleradores de partículas o rayos cósmicos . Estas partículas se estudian en física de partículas .

Debido a su tamaño extremadamente pequeño, la investigación sobre partículas microscópicas y subatómicas cae dentro del ámbito de la mecánica cuántica . Exhibirán fenómenos que muestran partículas modelo en una caja , [8] [9] incluida la dualidad onda-partícula , [10] [11] y si las partículas pueden considerarse diferentes o idénticas [12] [13] es una pregunta importante en muchas situaciones

Composición

Las partículas también se pueden clasificar por composición. Las partículas compuestas se refieren a partículas que tienen una composición , es decir, partículas que están hechas de otras partículas. [14] Por ejemplo, el carbono-14 se compone de seis protones, ocho neutrones y seis electrones. Por el contrario, las partículas elementales (también llamadas partículas fundamentales ) se refieren a partículas que no están compuestas por otras partículas. [15] De acuerdo con nuestra comprensión actual del mundo , hay muy pocos de ellos, como leptones , quarks y gluones . Sin embargo, es posible que algunas de ellas sigan siendo partículas compuestas y, por el momento, solo parezcan elementales. Aunque las partículas compuestas a menudo se pueden considerar como partículas puntuales , las partículas elementales tienen un tamaño cero .

Estabilidad

Se sabe que tanto las partículas elementales (como los muones ) como las compuestas (como los núcleos de uranio ) sufren descomposición de partículas. Son aquellas partículas que no se denominan partículas estables, como el electrón o el núcleo de helio-4 . La vida útil de las partículas estables puede ser infinita o lo suficientemente larga como para desalentar los intentos de observar tales desintegraciones. En este último caso, estas partículas se denominan "observacionalmente estables". En general, una partícula decae de un estado de alta energía a un estado de menor energía mediante la emisión de algún tipo de radiación , como en forma de fotones .

Simulación de N-partículas

En física computacional , la simulación de N-partículas se refiere a la simulación de sistemas dinámicos de partículas bajo ciertas condiciones, como la gravedad [16] . Esta simulación es muy común en cosmología y dinámica de fluidos computacional .

N es el número de partículas consideradas. Debido a que las simulaciones de mayor N son computacionalmente costosas, los sistemas con más partículas reales a menudo se reducen a sistemas con menos partículas, y los algoritmos de simulación deben optimizarse utilizando varios métodos [16] .

Distribución de partículas

Las partículas coloidales son los componentes de un coloide. Un coloide es una sustancia distribuida uniformemente en todo el volumen de otra sustancia. [17] Tal sistema coloidal puede ser sólido , líquido o gaseoso ; así como continuos o dispersos. Las partículas de la fase dispersa tienen un diámetro de aproximadamente 5 a 200 nanómetros . [18] Las partículas solubles más pequeñas que este tamaño formarán una solución en lugar de un coloide. Los sistemas coloidales (también llamados soluciones coloidales o suspensiones coloidales) son el tema de las ciencias coloidales . Los sólidos suspendidos pueden mantenerse en un líquido, mientras que las partículas sólidas o líquidas suspendidas en un gas forman un aerosol . Las partículas también pueden estar suspendidas en forma de material particulado en la atmósfera, lo que puede representar contaminación del aire . Las partículas más grandes también pueden formar desechos marinos o desechos espaciales . El conglomerado de partículas macroscópicas sólidas discretas puede describirse como material suelto .

Recomendaciones

  1. ↑ Partícula . Glosario A.M.S. Sociedad Meteorológica Americana . Fecha de acceso: 12 de abril de 2015.
  2. ↑ Equilibrio de una partícula // Física universitaria  (sin especificar) . — 3er. - Addison-Wesley , 1964. - S. 26-27.
  3. ↑ Equilibrio de una partícula // Física universitaria  (sin especificar) . — 3er. — Addison-Wesley , 1964.
  4. ↑ Descripción Estadística de Sistemas de Partículas // Fundamentos de  Física Estadística y Térmica . - McGraw-Hill Education , 1965. - P.  47 y sigs .
  5. ↑ J. Dubinski. Galaxy Dynamics and Cosmology en Mckenzie (enlace no disponible) . Instituto Canadiense de Astrofísica Teórica . Consultado el 24 de febrero de 2011. Archivado desde el original el 2 de noviembre de 2021. 
  6. ↑ G. Coppola. Galaxia Sérsic con modelos de halo Sérsic de galaxias de tipo temprano: una herramienta para simulaciones de N-cuerpos  (inglés)  // Publicaciones de la Sociedad Astronómica del Pacífico  : revista. - 2009. - Vol. 121 , núm. 879 . -doi : 10.1086/ 599288 . - . -arXiv : 0903.4758 . _
  7. ↑ Partícula subatómica . tuDiccionario.com . Consultado el 8 de febrero de 2010. Archivado desde el original el 5 de marzo de 2011.
  8. ↑ Física cuántica de átomos, moléculas, sólidos, núcleos, iones , compuestos y partículas .  
  9. ↑ Fundamentos de Física Estadística y Térmica .  
  10. ↑ Física cuántica de átomos, moléculas, sólidos, núcleos y partículas .  
  11. ↑ Física cuántica de átomos, moléculas, sólidos, núcleos y partículas .  
  12. ↑ Fundamentos de Estadística y Dinámica Térmica .  
  13. ↑ Fundamentos de Estadística y Dinámica Térmica .  
  14. ↑ Partícula compuesta . tuDiccionario.com . Consultado el 8 de febrero de 2010. Archivado desde el original el 15 de noviembre de 2010.
  15. ↑ Partícula elemental . tuDiccionario.com . Consultado el 8 de febrero de 2010. Archivado desde el original el 14 de octubre de 2010.
  16. ↑ 1 2 A. Grapas. N-Body / Particle Simulation Methods  (inglés)  (enlace no disponible) (20 de marzo de 2000). Consultado el 13 de noviembre de 2020. Archivado desde el original el 5 de abril de 2001.
  17. ↑ Coloides . Encyclopædia Britannica (1 de julio de 2014). Fecha de acceso: 12 de abril de 2015.
  18. ↑ Química Física  (indefinido) . — 5to. — Educación McGraw-Hill , 2001.

Lecturas adicionales

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En catálogos bibliográficos