04 noviembre 2011

El electrón…El bichito que nos da de comer

Cuando entré en la universidad hice un pequeño sondeo, quería saber cual de todas las ingenierías era la mas “Difícil”, resulto que por fama ya establecida era la rama de electricidad, “Es horrible…” decían algunos, “Los profesores están locos..” decían otros, “Trabajan con cosas que nunca ven…” llegue a escuchar.

Bueno resulto que si era bastante… “Particular” la disciplina, la ingeniería eléctrica es una ciencia aplicada que es hija directa de la una ciencia pura, la física.

Debo confesar que estoy contento por eso, yo en realidad quería estudiar física, hasta hice los exámenes y todo pero a la final me fui casi a siegas por ingeniería eléctrica, ya que si estudiaba física lo mas probable es que terminara quien sabe donde, ya que en Venezuela no hay una cultura establecida para la ciencia, pero si para la ingeniería (por el petróleo $$$$$).

Resulto que ingeniería eléctrica era casi como estudiar física pura, vimos 3 físicas (el resto solo ve 2), 2 teorías electromagnéticas (apodado como viaje a las estrellas) comparándolo con el programa de física solo nos falto física cuántica :P

El punto es que, se nos dio una formación practica, pero dejo tras de si un velo, no recuerdo nunca que ningún profesor nos explicara de verdad, de corazón, que diantres era un electrón.

Por supuesto que uno tenia una idea, ya que en bachillerato se nos “explico”, y bueno… lo mencionaron mucho en ciencia de los materiales en la universidad, pero era superficial.

Así que hoy le voy a dedicar un muy buen homenaje a nuestro amiguito sub-atómico el electrón. “A darle átomos”.

Demócrito creía en la existencia de los a-tomos (cosas que no se pueden dividir y que forman el componente primario de las cosas), primero se creyó que las cosas eran compuestos de fuego, agua, tierra y aire, que estaban unidas por “la quinta esencia” que era la pega que los mantenía coherentes, y mas o menos se mantuvo esta creencia hasta que se dieron cuenta que el agua se podía descomponer en dos gases, hidrogeno y oxigeno.

Los científicos dijeron entonces que los “elementos” eran los verdaderos a-tomos, se armó la tabla periódica, se dieron cuenta que los elementos tenían ciertas propiedades que se repetían pero no se sabia el por que de ese fenómeno, surgió entonces un extraño fenómeno llamado la electricidad. 

Era algo así como una ciencia mística, se sabia que al frotar algunos materiales se producía una atracción, al sumergir dos metales distintos en una solución especial se podía obtener una chispa, en algún punto, a un loco se le ocurrió llenar un tubo de vidrio con un gas, y conectarlo a los extremos de una batería potente, el resultado fue un extraño rayo que atravesaba de un extremo a otro el tubo, independientemente del gas el rayo mostraba las mismas propiedades, (desviación a por campo magnéticos y eléctricos), se dieron cuenta entonces que los elementos de la tabla periódica no eran los verdaderos a-tomos, sino que estos estaban compuestos por otras cosas y una de esas era lo que se veía en ese tubito (que hoy llamamos tubo de rayos catódicos).

Se descubrió entonces la primera partícula… la llamaron: electrón.

El electrón es una de las partículas elementales (de momento) tiene carga negativa y es mas “pequeño” que los neutrones y los protones, que están en el núcleo del átomo (se preserva el nombre del átomo a esta estructura pero en realidad el átomo no debería poder dividirse, los verdaderos átomos).

La física descubrió que existían un montón de partículas fundamentales, veamos cuales son:

Como vemos, los electrones están en la familia de los Leptones, tiene unos primos llamados muon y tauon, que son como el electrón pero de mayor masa, (tranquilos colegas que tienen una vida media muy corta y no vamos a tener que calcular alimentadores de corrientes muonicas).

El electrón si lo vemos desde el punto de vista moderno, no podemos considerarlo una bolita, ya que en realidad tiene que obedecer el principio de incertidumbre del que deriva la conocida dualidad onda-partícula. Es decir que si pudiéramos “ver” al electrón seria como una nube, una nube de probabilidad, algo entraño pero así es la naturaleza.

veamos un ejemplo. si hacemos chocar un rayo de electrones sobre una superficie, en teoría no deberíamos detectar ningún electrón del otro lado, pero el hecho es que si, el electrón puede aparecer del otro lado (a esto se le llama efecto túnel), ya que la nube de probabilidad pudiera en efecto, hacer que se forme uno allí, este hecho en particular le dio a Stephen Hawking, la idea de que los agujeros negros no son tan negros, y que se evaporan por esa pequeña fuga de materia y nosotros lo ingenieros lo aprovechamos en los diodos de efecto túnel.

Para complicar mas la cosa, el electrón tiene un enemigo mortal, al positrón que es su anti-partícula, tiene la misma masa pero tiene carga positiva, al encontrarse uno con otro se convierten en pura energía.

pero no se preocupen, en el universo hay mas materia que antimateria, así que no hay peligro de que explotemos todos.

El electrón puede lanzar y recibir unos paqueticos de energía, llamados fotones, por ejemplo, en un bombillo incandescente, la electricidad circulante hace que los electrones del material se exciten y salten a otras “orbitas”, al hacer esto emiten estas ondas partículas que finalmente “vemos” como luz.

El electrón es una de las partículas fundamentales y esta ligado también a las fuerzas fundamentales, de momento se conocen 4, la gravedad, el electromagnetismo, la fuerza débil (causante de que exista mas materia que antimateria) y la fuerza fuerte.

Son interacciones muy complejas, por eso de es de extrañar que cuando nos toca diseñar un pararrayos, una puesta a tierra o cualquier otra cosa, nos encontremos con una diversidad de opiniones y mitos referentes, si, existen las normas pero tienen un alcance limitado y amplia interpretación.

Después de todo la naturaleza se comporta como le da la gana, nosotros solo tratamos de entenderla y usarla para el beneficio propio.

PD: Recomiendo ampliamente el libro “La partícula divina” de Leon Lederman, físico ganador del Nobel, tienen un excelente apartado sobre la historia de la electricidad.

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