Dispersión de
neutrones. La dispersión inelastica de neutrones en un cristal es el resultado de la interacción de un
neutrón lanzado hacia los atomos de la red cristalina en
vibración. En teoría cuantica de campos, el proceso se
modeliza de manera mas sencilla al considerar los cuantos de las ondas
sonoras del cristal, los fonones, entendiéndolo
como la
absorción o emisión de un fonón por el neutrón.
Partículas y campos, clasicos y
cuanticos. Las nociones clasicas de partícula y
campo comparadas con su contrapartida cuantica. Una partícula
cuantica esta des localizada: su posición se reparte en
una distribución de probabilidad. Un campo
cuantico es equivalente a un colectivo de partículas
cuanticas.
La teoría cuantica de campos (o QFT por Quantum Field Theory) es un marco teórico que aplica los principios de la
mecanica cuantica a los sistemas clasicos de campos
continuos, como
por ejemplo el campo electromagnético. Mediante este
formalismo puede describirse la evolución e interacciones de un sistema
compuesto departículas1 cuyo número no es constante, esto es, que
pueden crearse o destruirse.
Su principal aplicación es a la física de altas
energías, donde se combina con los postulados de la relatividad
especial. En ese régimen es capaz de acomodar
todas las especies de partículas subatómicas conocidas y sus
interacciones, así como de realizar
predicciones muy genéricas, como
la relación entre espín y estadística, la simetría
CPT, la existencia de antimateria, etc. Ademas es una herramienta
importante en el contexto de la física de la materia condensada, donde
se utiliza para explicar fenómenos como la superconductividad.
En particular, la teoría cuantica del campo
electromagnético, conocida como electrodinamica cuantica,
fue el primer ejemplo de teoría cuantica de campos que se
estudió y es la teoría física probada experimentalmente
con mayor precisión.2 Los fundamentos de la teoría de campos
cuantica fueron desarrollados entre el fin de los años 20 y los
años 50, notablemente por Dirac, Fock, Pauli, Tomonaga, Schwinger,
Feynman, y Dyson. Cuando a un cuerpo se le dota de propiedades
eléctricas se dice que ha sido electrizado. La electrización por
frotamiento permitió, a través de unas cuantas experiencias fundamentales
y de una interpretación de las mismas cada vez
mas completa, sentar las bases de lo que se entiende por
electrostatica.
Si una barra de ambar (de caucho o de plastico) se frota con un paño de lana, se electriza. Lo mismo sucede si una
varilla de vidrio se frota con un paño de seda.
Aun cuando ambasvarillas pueden atraer objetos ligeros, como hilos o
trocitos de papel, la propiedad eléctrica adquirida por frotamiento no
es equivalente en ambos casos. Así, puede observarse que dos barras de
ambar electrizadas se repelen entre sí, y lo mismo sucede en el
caso de que ambas sean de vidrio. Sin
embargo, la barra de ambar es capaz de atraer a la de vidrio y
viceversa.
Este tipo de experiencias llevaron a W. Gilbert (1544-1603) a
distinguir, por primera vez, entre la electricidad que adquiere el vidrio y la
que adquiere el ambar. Posteriormente Benjamin Frankiin en el
siglo XVIII explicó los fenómenos eléctricos a
través de la teoría del 'fluido
eléctrico' existente en todos los cuerpos. El pensaba que en los
cuerpos no electrizados (neutros) el fluido permanecía de manera
equilibrada, pero cuando dichos cuerpos se electrizaban entre sí, el
'fluido eléctrico' se transfería: el que quedaba con
mas fluido era electrizado positivamente (+) y el que resultaba con
menos fluido se electrizaba de modo negativo (-). Llamó
a la electricidad «vítrea» de Gilbert electricidad positiva
(+) y a la «resinosa» electricidad negativa (-).
Las experiencias de electrización pusieron de manifiesto que
“Cargas eléctricas de distinto signo se atraen y cargas
eléctricas de igual signo se repelen”
Una experiencia sencilla sirvió de apoyo a Franklin
para avanzar en la descripción de la carga eléctrica como propiedadde la
materia. Cuando se frota la barra de vidrio con el paño de seda, se
observa que tanto una como otra se electrizan ejerciendo
por separado fuerzas de diferente signo sobre un tercer cuerpo cargado. Pero si
una vez efectuada la electrización se envuelve la barra con el
paño de seda, no se aprecia fuerza alguna sobre el cuerpo anterior. Ello
indica que a pesar de estar electrizadas sus partes, el conjunto
paño-barra se comporta como si no lo estuviera,
manteniendo una neutralidad eléctrica.
Se ha visto que existen en la Naturaleza dos tipos de cargas,
positiva y negativa, y que la cantidad mas pequeña de carga es el
electrón (misma carga que el protón, pero de signo contrario).
También se ha visto que existe una fuerza entre las
cargas.
La unidad natural de carga eléctrica es el electrón, que es: La
menor cantidad de carga eléctrica que puede existir.
Como esta unidad es extremadamente pequeña para aplicaciones
practicas y para evitar el tener que hablar de cargas del orden de
billones o trillones de unidades de carga, se ha definido en el Sistema
Internacional de Unidades el culombio:
Un Culombio es la cantidad de carga que a la distancia de 1 metro ejerce sobre
otra cantidad de carga igual, la fuerza de 9 x 109 N.
Así pues de esta definición resulta ser que :
1 Culombio = 6,23 x 1018 electrones
Como el culombio puede no ser manejable en algunas aplicaciones, por
serdemasiado grande, se utilizan también sus divisores:
1 miliculombio = la milésima parte del culombio por lo que :
1 Cul = 1.000 mCul
1 microculombio = la millonésima parte del culombio por lo que :
1 Cul = 1.000.000 mCul
De todo lo anterior concluimos que los electrones y los protones tiene una
propiedad llamada carga eléctrica, los neutrones son
eléctricamente neutros ya que carecen de carga.
