INVISIBILIDAD

El primer día que empezamos con este experimento que se basaba en colocar un vaso de precipitados dentro de otro mas grande y llenarlos de aceite hasta que el del interior no fuera visible a la vista.

Al principio creíamos que se debía a las distintas densidades que tienen el agua y el aceite, ya que con el agua el vaso del interior se podía ver.
Nos surgieron preguntas tipo, ¿por qué se ven las letras del vaso interior?, ¿con un vidrio de color ocurriría lo mismo?, ¿que tiene el aceite que no tengan los otros materiales transparentes?, ¿por qué con cristal y no con otro material?,  ¿por qué desaparece o vaso interior parcialmente?
Intentamos responder a estas preguntas, pero realmente no eran correctas.

Empezamos a investigar y descubrimos  que este se debe a el índice de refracción producido del cambio de la luz entre el aire y el aceite, y que esta se podía medir con la Ley de Snell.

LEY DE SNELL:

Llenar una cajita de plástico transparente de agua hasta el punto 0 del transportador
-Colocar un transportador de ángulos en una pared de la caja
-Con un láser apuntar al punto 0 del transportador y mirar a que dos puntos de este apunta

En Internet descubrimos que en una cajita de plástica llena de agua y un láser, se puede ver el cambio de ángulo en el rayo de luz al cambiar del aire al agua.

También descubrimos que las bolas de hidrogel se volvían invisibles cuando están en contacto con el agua, debido a que el hidrogel es un polímero capaz de absorber gran cantidad de agua.

En contacto con el agua las perlas absorben gran cantidad de agua y se hinchan aumentando notablemente su volumen. El producto final son unas bolas blandas y elásticas que acumulan agua en su interior.
Si dejamos caer un perla de hidrogel llena de agua en un vaso con agua vemos que desaparece ante nuestros ojos. Las perlas de hidrogel llenas de agua tienen el mismo índice de refracción que el agua. Cuando la luz que viaja por el agua llega a la superficie de las perlas no sufre reflexión ni refracción y no podemos distinguir la perla del agua.

Con esta información nos propusimos como objetivos:
-Averiguar el índice de refracción
-Averiguar  porque un objeto se volvía invisible a la vista cuando está cubierto de aceite
En las pruebas para demostrar esta teoría medimos el índice de refracción con un láser tanto en agua como en aceite.

 DISEÑO EXPERIMENTAL

Para hacer este experimento utilizamos :

-Transportador de ángulos(Goniómetro)

-Láser

-Auga

-Colorante alimenticio(leche)

-Aceite Johnson

-Vasos de precipitados

-Recipiente de plástico transparente

   

PROCEDIMIENTO:

   Medir el ángulo de refracción en el agua

-Primero llenamos el recipiente de agua
y colocamos el transportador en una de las paredes del recipiente de plástico de manera que el ángulo 180º quedaba al nivel del agua.

-En segundo lugar con el láser hicimos incidir la luz en el centro del transportador

-Por último , medimos los ángulos de incidencias y los refractados.

       

    Para calcular el indice de refracción en el agua se utiliza la siguiente fórmula:

   auga = sen del ángulo incidente / sen de ángulo refractado

Luego cambiamos el agua por el aceite y siguiendo el mismo procedimiento medimos el ángulo de refracción del láser en el aceite

  aceite = sen del ángulo incidente / sen de ángulo refractado

PROCEDIMIENTO DEL SEGUNDO OBJETIVO:

       Colocamos dos vasos de precipitados , introducimos agua en el pequeño y aceite en mayor hasta llegar a la 

       altura de el pequeño y el vaso pequeño se hizo invisible a la vista.  A continuación,disolvemos azafrán en el agua y comprobamos que desaparecía el vaso y solo se veía el agua 

       con el azafrán.

      Luego comprobamos que al echar azafrán el aceite este no se disolvía.

 Azafrán en el agua.

Azafrán en el aceite.

RESULTADOS DE LAS PRUEBAS:

Medimos el índice de refracción en agua y aceite y hicimos varias pruebas.

ACEITE: -1º prueba:  

               Rayo de incidencia: 40º

               Rayo de refracción: 35º

               

               n = 0,6428/0,5738= 1,1202

              

              -2ºprueba:

              Rayo de incidencia: 20º

              Rayo de refracción: 15º

              n = 0,342/0,2589= 1,3209

              -3ºprueba: 

              Rayo de incidencia: 0º

              Rayo de refracción: 0º

              n = 0/0= 0

Media de los resultados del aceite: 1.22055

AGUA: -1º prueba: 

            Rayo de incidencia: 35º 

            Rayo de refracción: 25º

            n = 0,5376/0,4226= 1,358

   

            -2º prueba:

            Rayo de incidencia: 25º

            Rayo de refracción: 18º

           

            n = 0,4226/0,309= 1,368

            -3º prueba: 

            Rayo de incidencia: 30º

            Rayo de refracción: 20º

          

            n = 0,5/0,420= 1,4619

            -4º prueba:

            Rayo de incidencia: 45º

            Rayo de refracción: 35º

            n = 0,705/0,5736= 1,2327

           -5º prueba:

           Rayo de incidencia:0º

           Rayo de refracción: 3º

           

           n = 0/0,523= 0

Media de los resultados del agua:  1.35515

CONCLUSIONES DE LOS RESULTADOS:

Si los índices de refracción son iguales, los rayos de luz no sufren desviación, se trata entonces de encontrar un líquido que tenga el mismo índice de refracción que el vidrio Pyrex. En nuestro caso el aceite de girasol  y el vidrio Pyrex tienen el mismo índice de refracción, por lo tanto este tipo de vidrio es “invisible” cuando se encuentra dentro del aceite.

Los índices de refracción del aceite en la prueba que hicimos, nos salieron mal, ya que tuvimos varios problemas con los materiales y los medimos mal. El índice de refracción del aceite sería aproximadamente 1,4748.

PREGUNTAS:

• ¿A qué se debe que al introducir un vaso de cristal dentro de otro y cubrirlos de aceite el vaso del interior sea "invisible" a la vista?  

       Al índice de refracción del cristal y el aceite, que son los mismos.

• ¿Cuál es el índice de refracción del agua?

       1,333

• ¿Cuál es el índice de refracción del aceite?

       1,4748

•  ¿Cómo se mide el índice de refacción?

       Midiendo el ángulo de incidencia y el ángulo de refracción, y con la Ley de Snell

       se calcula el índice de refracción.

• ¿Qué dice la Ley de Snell?

  

       Para calcular un índice de refracción en la practica, suponemos que el de el aire 

       es igual a la unidad. La Ley de Snell entonces se aplica mendiante esta fórmula:

       n =sen i(ángulo incidencia) / sen r (ángulo de refracción)

• Halla los índices de refracción de los siguientes ángulos:

1. ACEITE:

         Ángulo de incidencia: 30º
         Ángulo de refracción: 20º

         n= sen30º/sen20º = 0,5/0,34 = 1.47

    2. AGUA:

        Ángulo de incidencia: 20º 

        Ángulo de refracción: 15º

  

       n= sen20º/sen15º = 0,34/0,26 = 1,3

Presentación CIBUP

Estas fotos están sacadas cunha cámara térmica (a primeira) e normal (a segunda), na universidade ETSE MINAS de Vigo.
A foto esta formada por: Paula, Clara, Uxía, Belén e Iria. (aparte tamén está Noemí, pero non estivo na foto).

Biomasa informacion adicional.

Esta información foi suministrada por Araceli da Universidade ETSE MINAS, a quen lle agradecemos moito a súa axuda.

La biomasa tiene carácter de energía renovable, su contenido energético procede de la energía
solar fijada por los vegetales en el proceso fotosintético y acumulado en los enlaces de las
moléculas orgánicas. Se entiendo por biomasa todo tipo de materia orgánica cuyo origen esté
próximo en el tiempo y sea debida a un proceso biológico, refiriéndose tanto a sustancias de
origen animal, como vegetal, espontáneo o provocado… que puede ser utilizada como fuente
de energía y que presenta una serie de ventajas medioambientales y socioeconómicas frente a
los combustibles tradicionales. Con la biomasa se evitan las emisiones de CO2 a la atmósfera,
durante su crecimiento la planta absorbe más cantidad de CO2 que la que posteriormente
emite en la combustión, además, con su uso se incentiva la limpieza de los bosques y el
aprovechamiento de residuos agrícolas.

La biomasa es un recurso ampliamente distribuido que incluye, además de la biomasa forestal
y los residuos de la industria de la elaboración de la madera, cultivos energéticos, residuos
agrícolas, efluentes agroalimentarios, estiércoles, y la fracción orgánica de los residuos sólidos
municipales, domésticos y los lodos de aguas residuales.

No obstante, para poder utilizar esta energía renovable es preciso disponer de una fuente de
biomasa cercana a precios razonables y de unos consumos energéticos suficientes para que la
instalación sea rentable.


La biomasa puede almacenarse de forma económica y sencilla y las unidades de producción
pueden variar de escala desde las más pequeñas hasta las de miles de megavatios. Además,
existen diferentes tipos de biomasa:

-Biomasa natural: se produce espontáneamente en la naturaleza sin ningún tipo de
intervención humana, se obtienen en las podas naturales de los bosques. La utilización de este
producto requiere de la gestión de su adquisición y transporte hasta la empresa, esto puede
hacer que su uso sea inviable económicamente.

-Biomasa residual seca: se incluyen todos aquellos subproductos sólidos no utilizados en las
actividades agrícolas, forestales, procesos de la industria agroalimentaria y en la
transformación de madera; son considerados residuos. Algunos de estos ejemplos de biomasa
son: cáscara de almendra, serrín…

-Biomasa residual húmeda: son los vertidos denominados biodegradables. Las aguas residuales
urbanas e industriales y los residuos ganaderos.

-Cultivos energéticos: son cultivos realizados con la única finalidad de producir biomasa
transformable en combustibles: cardo, girasol…

-Biocarburantes: su origen se encuentra en la transformación de la biomasa residual húmeda,
la biomasa residual seca rica en azúcares o en los cultivos energéticos. Partiendo de biomasas
de naturaleza adecuada y mediante procesos específicos, se pueden obtener toda una serie
de combustibles sólidos, líquidos o gaseosos que pueden ser aplicados para cubrir necesidades
de confort, transporte, alimentación, industria y electricidad o servir de materia prima para la
industria.

Características energéticas de la biomasa

El contenido energético de la biomasa se suele medir en función del poder calorífico del
recurso, aunque en casos como el de la biomasa residual húmeda o los biocarburantes, se
determina en función del producto energético obtenido en su tratamiento.

. Influencia de la humedad:


El contenido en agua de un combustible sólido viene dado por su porcentaje en peso en base
seca. Para calcular la humedad tenemos que conocer el peso húmedo ”Ph”, que se hace por
pesada normal, y el peso seco “Ps”, que puede hacerse manteniendo la biomasa en una estufa
a 103.C hasta que dos pesadas consecutivas sean iguales, la humedad relativa se puede referir
a base seca %h o a base húmeda %h’:




El efecto de la humedad en el poder calorífico queda reflejado en la siguiente ecuación:
( )

Donde, %h’: Humedad en base seca


 L: Calor latente de evaporación

 PCI: Calor de combustión

 PCIs: Poder calorífico inferior en base seca

La energía necesaria para la obtención de la biomasa, aumentará con el contenido en
humedad hasta llegar a un punto en que la combustión es imposible. La máxima eficiencia en
la combustión se obtiene con un contenido de humedad entorno al 1%.

. Influencia de la forma y tamaño:


El cociente entre el volumen y la superficie (V/S en mm) del combustible, depende de su forma
y tamaño y tiene una gran influencia en la velocidad de penetración del proceso de
carbonización. La influencia de estos parámetros viene reflejada en la siguiente ecuación:
/


Donde, V: volumen de la partícula

 S: superficie de la partícula

 Vol: contenido en volátiles en base seca

 t: segundos que dura el experimento

Esta velocidad es un parámetro fundamental dependiendo del uso del combustible, en
aplicaciones donde no existe un control eficaz del comburente, el aumento de esta velocidad
provoca un aumento del contenido en CO(debido a la rápida generación de volátiles) así como
de inquemados.

. Influencia de la densidad y la resistencia a la rotura


Ambas están relacionadas con las fuerzas de cohesión. Además, de aumentar la liberación de
volátiles, dificultan la evacuación de cenizas. Por otra parte la descomposición del material
dificulta el paso del comburente con los consiguientes problemas de mezcla con el
combustible.

. Influencia del contenido en cenizas


Las cenizas disminuyen el poder calorífico, reducen la temperatura de combustión y dificultan
la transmisión de calor. Funden a temperaturas relativamente bajas formando escorias
perjudiciales para los materiales refractarios, el hecho de que fundan es más perjudicial en
hogares con parrillas, pues la degradan al tiempo que la taponan originando una combustión
irregular por disminución del tiro.

Métodos de conversión de la biomasa en energía


Desde el punto de vista del aprovechamiento energético, la biomasa se caracteriza por tener
un bajo contenido en carbono, un elevado contenido de oxígeno y compuestos volátiles. El
poder calorífico depende mucho del tipo de biomasa utilizada y de su humedad.

Por tanto, bajo un punto de vista energético es conveniente dividir la biomasa en dos grandes
grupos (seca o húmeda), y en tres métodos de conversión de la biomasa en energía.

. Métodos termoquímicos


Se basan en la utilización del calor como fuente de transformación de la biomasa.

-Combustión: es la oxidación completa de la biomasa por el oxígeno del aire, libera agua y gas
carbónico; puede servir para la calefacción doméstica y para la producción de calor industrial.
Los rendimientos que se obtienen pueden llegar hasta un 95% si se acoplan equipos de
regulación de calor.

La combustión de la biomasa, depende fundamentalmente del proceso previo de pirolisis, uno
de los parámetros que más afecta al proceso de pirolisis es la forma y tamaño del combustible.
El proceso de combustión puede dividirse en tres fases:

-Durante la primera fase, recibe calor del entorno transfiriéndose a su interior por conducción,
lo que provoca un aumento de la temperatura. Cuando alcanza los 100.C, comienza el proceso
de secado que es endotérmico.

-A medida que se incrementa la temperatura se produce la descomposición pirolítica entorno
a los 250.C generándose fracciones volátiles y carbono fijo.

-Las fracciones volátiles comienzan a arder al entrar en contacto con el aire comburente, si el
aporte de calor del entorno permite que alcance temperaturas superiores. La combustión de
los volátiles y del carbono fijo demanda distintas cantidades de comburente, para los volátiles
es necesario un factor 2, mientras que para el carbono fijo no es necesario aire en exceso.

-Gasificación: Es el conjunto de reacciones termoquímicas, que se producen en un ambiente
pobre en oxígeno, y que dan como resultado la transformación de un sólido en una serie de
gases susceptibles de ser utilizados en una caldera, en una turbina o en un motor, tras ser
debidamente acondicionados.

Es un proceso endotérmico autosostenido en el que se convierte, mediante oxidación parcial a
temperatura elevada, una materia prima (generalmente sólida) en un gas con un moderado
poder calorífico. La gasificación se realiza en un recipiente cerrado, conocido por gasificador o
gasógeno, en el cual se introduce una cantidad de aire menor a la que se requeriría para su
combustión completa. Existen dos tecnologías principales de gasificación si se atiende al tipo
de gasificador:

-Lecho móvil: este a su vez se subdivide dependiendo del sentido relativo de las corrientes de
combustible y agente gasificante. Cuando las corrientes son paralelas, el gasificador se
denomina “downdraft” o de corrientes paralelas; cuando circula en sentido opuesto, se
denomina “updraft” o de contracorriente.


-Lecho fluido: el agente gasificante mantiene en suspensión a un aire inerte y al combustible,
hasta que las partículas de éste se gasifican y convierten en cenizas volátiles y son arrastradas
por la corriente de syngas.

-Pirólisis: es la combustión incompleta de la biomasa en ausencia de oxígeno, a unos 500.C,
obteniéndose un residuo carbonoso o chart y otros subproductos como aceite pirolítico, así
como la liberación de un gas pobre, mezcla de monóxido y dióxido de carbono, hidrógeno e
hidrocarburos ligeros. Los procesos de pirolisis pueden encuadrarse en tres grandes grupos
como se muestra en la siguiente tabla:



Los productos de pirolisis son gases, líquidos y residuos carbonosos cuyas cantidades relativas
dependen de las propiedades de la biomasa a tratar y de los parámetros de operación del
equipo. Así, la proporción en la que se obtiene cada uno de los productos básicos de la pirolisis
depende de: la temperatura del reactor, la razón de calentamiento asociada con el tamaño de
la partícula, el tiempo de residencia de los productos en el reactor, de la tecnología empleada
y de los parámetros de trabajo.

. Métodos biológicos


Se basan en la degradación de la biomasa por la acción de microrganismos, permitiendo el
aprovechamiento del potencial energético de la biomasa residual húmeda, disminuyendo su
carga contaminante y generando subproductos estabilizados con valor de fertilizante.

Pueden dividirse en dos grandes grupos; los anaerobios que se producen en ausencia de aire y
los aerobios que se producen en presencia de aire. Estos métodos se utilizan en la
fermentación. Tenemos dos tipos de fermentación:

-Fermentación alcohólica: proceso biológico de fermentación en plena ausencia de aire
(oxígeno-O2), originado por la actividad de algunos microrganismos que procesan los hidratos
de carbono ( normalmente azúcares: como pueden ser la glucosa, la fructosa, la sacarosa, el
almidón, etc.) para obtener como productos finales un alcohol en forma de etanol (CH3-CH2-
OH), dióxido de carbono (CO2) en forma de gas y unas moléculas de ATP que consumen los
propios microrganismos en su metabolismo celular energético anaeróbico.

-Fermentación metánica:






. Ventajas del uso de la biomasa


-El balance de CO2 emitido por la combustión de la biomasa es neutro. La combustión de la
biomasa, si se realiza en las condiciones adecuadas, produce agua y CO2, pero la cantidad de
CO2 emitida fue captada por las plantas durante su crecimiento.

-No emite contaminantes nitrogenados ni sulfurados, ni apenas partículas sólidas.

-Una parte de la biomasa procede de materiales residuales que es necesario eliminar. El
empleo de tecnología de digestión anaerobia para tratar la biomasa residual húmeda además
de eliminar su carga contaminante, reduce fuentes de olores molestos y elimina en su práctica
totalidad los gérmenes y microrganismos patógenos. Los fangos resultantes del proceso
pueden ser utilizados como fertilizantes en agricultura.

-Los cultivos excedentarios serán sustituidos por los cultivos energéticos, esto puede llegar a
ofrecer una nueva oportunidad al sector agrícola.

-La producción de biomasa es descentralizada puesto que disponemos del recurso disperso por
el territorio.

-Disminuye la dependencia externa de abastecimiento de combustibles.

-La implantación de cultivos energéticos en tierras abandonadas evita la erosión y la
degradación.

-El aprovechamiento de algunos tipos de biomasa genera puestos de trabajo en el medio rural.

-Puede almacenarse de forma sencilla y económica y las unidades de producción pueden variar
desde las pequeñas hasta miles de megavatios.

-La biomasa permite obtener gran variedad de productos y puede adaptarse a todos los
campos de utilización actual.

Biomasa.

1.Por que sendo mais rentable a enerxía da biomasa son máis usadas as outras?
2.Que cantidade de materia prima se necesita para produciron litro de biodiesel?
3.Cal é o material óptimo para a produción de biomasa?
4.Crees que poderá chegar a pasar de enerxía alternativa a enerxía primaria?Canto tempo pode tardar?
5.A súa transformación é máis ou menos contaminante que as outras enerxias (petroleo..)?

Pregunta 1:

-Los rendimientos de las calderas de la biomasa son algo inferiores a los que utilizan combustible fósiles.

-Posee una baja cantidad energética, para obtener la misma cantidad de energía que en otros combustibles necesitamos mayor cantidad de recurso. Los sistema de almacenamientos son mayores y  encarcen el sistema de transporte.

-Los sistemas de alimentación de combustible y eliminación de combustible son más complejos
y requieren mayores costes de operación y mantenimiento que los de las calderas
convencionales.

-Los canales de distribución de la biomasa no están tan desarrollados como los de los
combustibles fósiles.

-Muchas veces los combustibles tienen una gran cantidad de humedad y esto puede hacer que sea necesario un secado previo, lo que conlleva un encarecimiento de la operación.

Pregunta 2:

El biodiesel es un combustible líquido que se obtiene a partir de lípidos naturales como aceites
vegetales o grasas animales, con o sin uso previo, mediante procesos industriales de
esterificación y transesterificación, y que se aplica en la preparación de sustitutos totales o
parciales del gasóleo obtenido a partir del petróleo.

El biodiesel puede mezclarse con gasóleo procedente del petróleo en diferentes cantidades. Se
utilizan diferentes notaciones en función del porcentaje en volumen del biodiesel en la mezcla:
B100: biodiesel al 100%

B5: biodiesel al 5% y 95% de gasóleo.

Como referencia de cuanta materia prima se necesita para obtener 1 litro de biodiesel se toma el ejemplo concreto de la colza(planta oleaginosa), dependiendo del cultivo partir del
cual obtengamos el biodiesel la cantidad que vamos a necesitar es diferente porque depende de la cantidad de energía que el combustible contenga.Ejemplo:

Una hectárea de colza puede producir 500 litros de combustible. Para obtener esa hectárea de
colza se consumen 40, 50 litros de combustible, de este modo el productor está destinando el
10% de su producción al cultivo, logra el autoabastecimiento y a su vez puede vender parate
de la producción.

Pregunta 3:


El hueso de aceituna triturado uno de los materiales óptimos
para la obtención de biomasa, puesto que tiene una densidad energética muy elevada hasta el
punto de que muchas veces en la industria relacionada con este producto pagan mucho mejor
los residuos procedentes de la obtención del producto que el propio producto en sí.

Pregunta 4:

 Lo de aventurarse a decir si se transformará en energía primaria es muy precipitado, si bien es cierto cada vez se está  más de hecho de esos gráficos se desprende claramente un aumento en su uso pero
no se sabe hasta que punto se puede convertir en energía primaria.

Pregunta 5:

Su transformación es menos contaminante que otras energías, puesto que en numerosas
ocasiones la biomasa se utiliza tal cual la obtenemos en la naturaleza sin tener que pasar
ningún tipo de transformación (véase el caso de la cáscara de almendra, la cáscara de
avellana…) en caso de sufrir una transformación sería algo muy elemental como puede ser el
caso de sufrir un triturado previo los resto de podas, restos procedentes de la limpieza de
bosques…. Para su posterior transformación el pellet.

Ácidos y bases.

Aunque este término tenga numerosas definiciones, se puede explicar como dos tipos de substancias de que una manera sencilla se pueden caracterizar por las propiedades que manifiestan.
Hay también unas definiciones más generales propuestas por diferentes científicos:

-Una substancia ácida es aquella que puede donar H+, y una base es una substancia que aceptar un par de protones.
-Un ácido es una substancia que puede aceptar un par de electrones y una base es aquella que puede donar ese par.

Necesitamos:

-cucharilla
-agua
-vidro de reloj
-recipiente
-acidos
-bases
-indicador
-vinagre

POTASIO DE HIDRÓXIDO (base):

CARBONATO DE SODIO (base):

 Ao añardirlle á auga carbonato de sodio queda de cor transparente pero ao añadirlle o indicador reacciona e ponse de cor rosa. Pero para sacarlle a cor bótase un ácido (vinagre) que reacciona e quítalle a cor.

CARBONATO DE SODIO (base):

Preguntas: 

-Con que substancia química anulamos o efecto de color producido por a base no indicador? 

Calquer ácido, como pode ser o vinagre que neutraliza a base.

-Como se chama o producto que nos indica cando hay unha base cambiando a cor?

 Chámase indicador fenolftaleína, vólvese de cor rosa con OH- na auga

NaOH ---> Na+OH-     BASE EN AUGA 

Modelo estándar.

El modelo estándar es la teoría que describe las relaciones entre las interaciones fundamentales conocidas entre partículas elementales que componen toda la materia.

• Hadrón: partícula subatómica formada por quarks que permanecen unidos debido a la interación fuerte. Existen dos tipos de hadrones: bariones y mesones ordinarios.
• Gluón: bosón portador de la interacción nuclear fuerte, una de las cuatro fuerzas fundamentales.   
•  Fermión: uno de los tipos básicos de partículas que exiten en la naturaleza los Quarks y leptones son dos tipos de fermiones fundamentales.
   -Leptón: partícula con movimiento angular intrínseco que no experimenta                         interacción fuerte. Existen seis leptones y sus correspondientes antipartículas: electrón, muon, tan y tres neutrinos.     
             -Quark: constituyente fudamental de la materia (al igual que los leptones), las diferentes especies de Quarks se unen de manera específica para formar partículas como los protones y neutrones.
• Bosón: el segundo de los tipos básicos de partículas elementales de la naturaleza.

FERMIÓN

En la descripción de la mecánica cuántica no relativista las funciones de onda de los fermiones son antisimétricas, lo cual se corresponde con el hecho de que obedecen la estadística de Fermi-Dirac verificando, por tanto, el principio de exclusión de Pauli. Esta propiedad implica, que dos fermiones no pueden ocupar el mismo estado cuántico al mismo tiempo. Todas las partículas elementales "observadas" son fermiones o bosones. Una partícula compuesta, formada por varias elementales, puede ser también un fermión o un bosón dependiendo sólo del número de fermiones que contenga:

• Las partículas compuestas que contienen un número par de fermiones llegan a comportarse como bosones (para valores de la energía tales que no se rompan las ligaduras entre ellas). Este es el caso, por ejemplo, de los mesones o del núcleo de carbono-12.
• Las partículas compuestas que contienen un número impar de ferminones se comportan en sí mismas como fermiones. Este es el caso, por ejemplo, de los bariones o del núcleo de carbono-13.

QUARKS Y LEPTONES

TABLA 1

			Quarks
	u	d	c	s	t	b
carga	2/3 e	-1/3 e	2/3 e	-1/3 e	2/3 e	-1/3 e
			LEPTONES
	electrón	neutrino	muon	neutrino	tauón	neutrino
		electrónico		muónico		tauónico
carga	-e	o	-e	o	-e	o

Un protón está formado por dos quarks u y un quark d (cuyas cargas sumadas dan + e) mientras que un neutrón está hecho de un quark u y dos quarks d (carga total cero). Una partícula exótica como el D++ consta de tres quarks u y posee una carga de 2e. Por otra parte, un mesón p+ consta de un quark d y un antiquark u, etcétera.

Se conocen tres grandes familias de quarks, y cada familia posee dos quarks. Por una simetría con la naturaleza que aún no se explica, también existen tres grandes familias de leptones. La primera familia comprende al bien conocido electrón; en la segunda familia tenemos la partícula llamada muon —que se designa con la letra griega µ —, cuya masa es unas 207 veces la del electrón; finalmente tenemos la tercera familia, con una pesadísima partícula llamada tauón —por la letra griega t — , cuya masa equivale a la de unos 3 500 electrones, ¡más pesada que un protón a pesar de ser un leptón! Un muon tarda en promedio unas dos millonésimas de segundo para transformarse en un electrón, mientras que un tauón tarda 3 X 10 ^-13 segundos para trasformarse en un muon.

Pero, finalmente, seis quarks, seis leptones y sus antipartículas dan un total de 24 partículas.

HADRÓN

Como todas las partículas subatómicas los hadrones tienen números cuáticos correspondientes a las representaciones del grupo de Poincaré: JPC(m), donde J es el espín, P la paridad, C la paridad C, y m la masa. Además pueden llevar números cuánticos de saborcomo el isoespín, extrañeza, etc.

Tipos de Hadrones:

• Bariones: están compuestos por tres quarks con cargas de color diferente, se dice que su carga de color global es "neutra" o "blanca", al tener las tres cargas de color compensadas entre sí. Los neutrones y protones también llamados conjuntamente nucleonesson ejemplos de bariones. Los bariones aislados se comportan como fermiones. Estas partículas tienen un numero bariónico (B) diferente de cero, que es igual a +1 para los nucleones e igual a -1 para sus antipartículas.
• Mesones: están formados por un quark y un antiquark. Los piones son ejemplos de mesones, su presencia ha sido usada para explicar cómo permanencen unidos neutrones y protones en el núcleo atómico. Los mesones se comportan como bosones. Su número bariónico satisface B = 0.

GLUÓN

Al igual que el fotón, el gluón es un bosón sin masa ni carga de spin 1. Como los quarks, los gluones tienen carga de color, que depende del cambio de color de los quarks. Los quarks cambian de color cuando se intercambian gluones, de tal forma que la carga de color total del sistema formado por el quark y el gluón, antes y después de la emisión o absorción es la misma.

Por ejemplo, si un quark rojo se vuelve azul al emitir un gluón, entonces es porque emite un gluón rojo-antiazul (la parte roja del gluón es el rojo que pierde el quark, y el antiazul es para anular el azul que el quark gana). El sistema tiene carga de color neta roja.

Existen asimismo 8 tipos de gluones, siendo cada uno de ellos una combinación color-anticolor. Los quarks y los gluones forman partículas compuestas con carga de color total neutra.

BOSÓN

Se caracterizan por:

1. Tener un espín entero (0,1,2,...).
2. No cumplen el principio de exclusión de Pauli y siguen la estadística de Bose-Einstein. Esto hace que presenten un fenómeno llamado condensación de Bose-Einstein (el desarrollo de máseres y láseres fue posible puesto que los fotones de la luz son bosones).
3. La función de onda cuántica que describe sistemas de bosones es simétrica respecto al intercambio de partículas.

Por el teorema espín-estadística sabemos que la segunda y tercera característica son consecuencia necesaria de la primera.

Algunos bosones, aunque se comportan como bosones, de hecho están compuestos de otras partículas. Por ejemplo, los núcleos de átomos de helio, bajo ciertas condiciones, se comportan como bosones aún cuando están compuestos por cuatro fermiones que, a su vez, no son elementales cuando son examinados en experimentos de muy alta energía.

PREGUNTAS:

¿Qué es un hadrón, que dos tipos hay? É unha partícula subatómica formada por quarks que permanecen unidos debido a la interación fuerte. Existen dos tipos de hadrones: bariones y mesones ordinarios.

¿Qué es el modelo estándar? El modelo estándar es la teoría que describe las relaciones entre las interaciones fundamentales conocidas entre partículas elementales que componen toda la materia.