Cienciaes.com

El Neutrino podcast - Cienciaes.com suscripción

El Neutrino

El neutrino es una partícula esquiva, en apariencia insignificante, pero necesaria para explicar el mundo. Ni la radiactividad, ni el big bang, ni el Modelo Estandar de la física de partículas serían posibles sin él. Con El neutrino, un blog nacido en febrero de 2009, el físico y escritor Germán Fernández pretende acercar al lector, y ahora al oyente, al mundo de la ciencia a partir de cualquier pretexto, desde un paseo por el campo o una escena de una película, hasta una noticia o el aniversario de un investigador hace tiempo olvidado.

Bosones y fermiones. Mecánica cuántica estadística sin fórmulas

Bosones y fermiones - El Neutrino Podcast - CienciaEs.com
En nuestra vida diaria, asumimos que cada objeto tiene una identidad propia y que podemos distinguirlos y observar su comportamiento individual dentro de un sistema. Si, por ejemplo, lanzamos dos monedas iguales, podemos pintar una marca en una de ellas y considerar como sucesos distintos el caso en el que la primera salga “cara” y la segunda “cruz” y el caso inverso. Así, tenemos cuatro resultados posibles, con una probabilidad de 1/4 cada uno: cara-cara, cara-cruz, cruz-cara, cruz-cruz. Y es cierto, la probabilidad de que al lanzar las dos monedas salga una cara y una cruz es 1/2, la suma de los dos resultados cara-cruz y cruz-cara, que, aunque no marquemos las monedas, son distintos. Pero esto no es así en el mundo subatómico, donde se aplican las reglas de la física cuántica.

En el mundo cuántico, dos partículas idénticas son intrínsecamente indistinguibles; en la interacción de, por ejemplo, dos electrones, es imposible etiquetar o identificar a cada uno de ellos de modo que se pueda saber cuál es cuál antes y después de la interacción. Esto se debe a que las partículas cuánticas se comportan a la vez como ondas, de manera que es imposible seguir con precisión la trayectoria de cada una por separado: las ondas se superponen y se mezclan en la interacción. Son los efectos del “principio de indeterminación de Heisenberg”, según el cual es imposible medir con precisión y simultáneamente la posición y el movimiento de una partícula. Esto tiene un efecto crucial en el comportamiento estadístico de las partículas, que es completamente diferente del comportamiento de las monedas y otros objetos macroscópicos.

Existen dos tipos de partículas cuánticas, que presentan comportamientos estadísticos diferentes: los fermiones y los bosones. Son fermiones los electrones, los quarks, los protones, los neutrones, los núcleos de carbono-14, etc; son bosones los fotones de la luz, los átomos de helio-4… El que una partícula sea bosón o fermión depende del valor de una propiedad cuántica llamada espín, una especie de rotación intrínseca (aunque no se puede interpretar como la rotación de un objeto material en el espacio tridimensional tal como estamos acostumbrados a ver en el mundo macroscópico). Usando las unidades apropiadas, el espín de los bosones siempre es un número entero (0, +1, -1, +2, -2…), mientras que el de los fermiones es semientero (+1/2, -1/2, +3/2, -3/2…).

El lanzamiento de dos “monedas cuánticas” que se comportaran como bosones tendría solamente tres resultados posibles: cara-cara, cruz-cruz y cara-cruz, puesto que en este tercer caso sería imposible saber qué moneda ha caído en cara y cuál en cruz. Lo que resulta más curioso es que este último caso no tiene una probabilidad de 1/2, como en la estadística de las monedas macroscópicas, sino que cada uno de esos tres resultados posibles tendría la misma probabilidad de 1/3. Es la llamada estadística de Bose-Einstein.

Los fermiones son aún más extraños: Cumplen el llamado “principio de exclusión de Pauli”, que postula que dos fermiones idénticos no pueden ocupar a la vez el mismo estado cuántico. Así, el único resultado posible del lanzamiento de dos “monedas cuánticas” que se comportaran como fermiones sería cara-cruz. Esta estadística se denomina estadística de Fermi-Dirac.

El principio de exclusión de Pauli es el responsable de la distribución de los electrones en los átomos en distintos niveles de energía, y por tanto de la existencia de la tabla periódica, de las propiedades químicas de los elementos y de la propia estabilidad de la materia. La estadística de Fermi-Dirac de los fermiones explica la impenetrabilidad de la materia y las propiedades electromagnéticas de los metales. Por su parte, el comportamiento de los bosones, que siguen la estadística de Bose-Einstein, explica las propiedades térmicas de la materia, el láser, los materiales superconductores… Antes de la formulación de la física cuántica, todos esos fenómenos eran inexplicables.

OBRAS DE GERMÁN FERNÁNDEZ:

Infiltrado reticular
Infiltrado reticular es la primera novela de la trilogía La saga de los borelianos. ¿Quieres ver cómo empieza? Aquí puedes leer los dos primeros capítulos.

El expediente Karnak. Ed. Rubeo

El ahorcado y otros cuentos fantásticos. Ed. Rubeo

Colabore con CienciaEs.com - Ciencia para Escuchar Hemos servido
23.948.789 audios,
desde que empezamos a volar.

Botón de donación
Gracias a tu donación
podremos continuar.

Agradecemos la donación de:

Alex Bikbaev
“Patrocinador en Patreon/CienciaEs”“

José Alberto García Gutiérrez
“Patrocinador en Patreon/CienciaEs”“

Aniceto Rivera González
(Luxemburgo)

Jorge Echevarria Telleria

Antonio Lalaguna Lisa
“Hago esta donación en nombre de mi hijo Martín L”

Abel Mendiola Rojas
“Ojalá pueda entrevistar también a científicos de Latinoamerica.”
(México)

Ambrosio Benedicto Garcia
(Albox, Almeria)

Alex Ramos
“Patrocinador en Patreon/CienciaEs”“

Estrella Sánchez
“Gracias por vuestro esfuerzo en divulgar la ciencia.”
(Sevilla)

mossegalapoma
“Patrocinador en Patreon/CienciaEs”“

Antonio Borrego Domingo
“Patrocinador en Patreon/CienciaEs”“

Anónimo
“Gracias por el esfuerzo continuado”
(México)

José Ignacio Becerra Carril

Anna Andrés Ribas
“Hablando con Científicos”

Laura Cristina Trachsel Moncho
“Gracias por hacer mis horas de laboratorio tan amenas”
(Noruega)

Fernando Vidal Agustina

Juan Cuerda Villanueva
“Colaboración con CienciaEs”

Arturo Martínez Martín
“Gracias por vuestro trabajo y dedicación*

Alfonso Naranjo Posada
“¡¡Muchas gracias!!”
(Madrid)

Sergio Requena
“Que continue esta genial rueda.”
(Silla, Valencia)

José Manuel Olmedo López
“Gracias por vuestro trabajo.”

Andoni Velasco Benito
“Gracias por seguir ahí”

Antonio C. Dublang Arsuaga
(Gernika-Lumo, Bizkaia)

Ramón Baltasar de Bernardo Hernán

José Luis Montalbán Racio
“Para Cienciaes”
(Paracuellos del Jarama, Madrid)

Aniceto González Rivera

José Manuel Illescas Villa
(Madrid)

Antonio Lalaguna Lisa
“Hago esta donaciónen nombre de mi hijo Martín L”

Joe Szakmary
“Gracias a ustedes puedo practicar mi español y al mismo tiempo aprender sobre el mundo.”

Martín Nagy “Recuerdo de Martin desde Eslovaquia.”

Jorge Echevarría Tellería

Leon Torres
“Este mes hemos viajado, hemos trabajado, hemos estudiado… Pero siempre estuvo allí los programas de Cienciaes acompañándonos.”
(Ciudad de Buenos Aires, Argentina)

Jon Ramos
“Patrocinador en Patreon/CienciaEs”“

César Torres
Llevo escuchándoles desde mis 13 años. Ahora que tengo 16, puedo apreciar el valor de su esfuerzo aún mas de lo que hací­a antes, y me resulta imposible no donarles. No saben cuánto he aprendido desde que escucho todos y cada uno de los podcast de cienciaes.”
“Patrocinador en Patreon/CienciaEs”“

Vicent Moll Moll
“Enhorabuena, muy buenos y bién explicados podcasts”
(Vall de Laguar, Alicante)_

Juan Carlos Marsal Garcia
(Constanti, Tarragona)

Silvio Cost
“¿Cómo no ayudarles si me enseñan a comprender desde un neutrino a una supernova ? Hace años los escucho y siempre pienso que cada podcast es un pequeño libro que nos escriben y regalan para ayudarnos a entender lo que nos rodea.”
“Patrocinador en Patreon/CienciaEs”“

———- O ———-
App CienciaEs Android
App CienciaEs
App de cienciaes en apple store YouTube CienciaEs
———- O ———-



feed completo
Suscribase a nuestros programas






Locations of visitors to this page