Partícula

En las ciencias físicas, una partícula (o corpúsculo en textos más antiguos) es un pequeño objeto localizado al que se le pueden atribuir varias propiedades físicas o químicas, como volumen, densidad o masa. Varían mucho en tamaño o cantidad, desde partículas subatómicas como el electrón, a partículas microscópicas como átomos y moléculas, a partículas macroscópicas como polvos y otros materiales granulares. Las partículas también se pueden usar para crear modelos científicos de objetos aún más grandes dependiendo de su densidad, como humanos moviéndose 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 compuesta de partículas puede denominarse partículas. Sin embargo, el sustantivo partículas se usa con mayor frecuencia para referirse a los contaminantes en la atmósfera terrestre, que son una suspensión de partículas no conectadas, en lugar de una agregación de partículas conectadas.

Propiedades conceptuales

El concepto de partículas es particularmente útil cuando se modela la naturaleza, ya que el tratamiento completo de muchos fenómenos puede ser complejo y también implicar cálculos difíciles. Se puede usar para hacer suposiciones simplificadoras sobre los procesos involucrados. Francis Sears y Mark Zemansky, en University Physics, dan el ejemplo de cómo calcular el lugar de aterrizaje y la velocidad de una pelota de béisbol lanzada al aire. Gradualmente despojan a la pelota de béisbol de la mayoría de sus propiedades, primero idealizándola como una esfera rígida y lisa, luego descuidando la rotación, la flotabilidad y la fricción, y finalmente reduciendo el problema a la balística de una partícula puntual clásica. El tratamiento de un gran número de partículas es el ámbito de la física estadística.

Tamaño

El término "partícula" generalmente se aplica de manera diferente a tres clases de tamaños. El término partícula macroscópica, por lo general se refiere a partículas mucho más grandes que los átomos y moléculas. Por lo general, se abstraen como partículas puntuales, a pesar de que tienen volúmenes, formas, estructuras, etc. Los ejemplos de partículas macroscópicas incluyen polvo, polvo, arena, escombros durante un accidente automovilístico o incluso objetos tan grandes como las estrellas. de una galaxia.

Otro tipo, las partículas microscópicas, generalmente se refiere a partículas de tamaños que van desde átomos hasta moléculas, como dióxido de carbono, nanopartículas y partículas coloidales. Estas partículas se estudian en química, así como en física atómica y molecular. Las partículas más pequeñas son las partículas subatómicas, que se refieren a partículas más pequeñas que los átomos. Estos incluirían partículas como los constituyentes de los átomos (protones, neutrones y electrones), así como otros tipos de partículas que solo pueden producirse en aceleradores de partículas o rayos cósmicos. Estas partículas se estudian en física de partículas.

Debido a su tamaño extremadamente pequeño, el estudio de las partículas microscópicas y subatómicas cae en el ámbito de la mecánica cuántica. Exhibirán fenómenos demostrados en el modelo de partículas en una caja, incluida la dualidad onda-partícula, y si las partículas pueden considerarse distintas o idénticas es una pregunta importante en muchas situaciones.

Composición

Las partículas también se pueden clasificar según su composición. Las partículas compuestas se refieren a partículas que tienen composición, es decir, partículas que están hechas de otras partículas. Por ejemplo, un átomo de carbono-14 está formado por seis protones, ocho neutrones y seis electrones. Por el contrario, las partículas elementales (también llamadas partículas fundamentales) se refieren a partículas que no están hechas de otras partículas. De acuerdo con nuestra comprensión actual del mundo, solo existe un número muy pequeño de estos, como leptones, quarks y gluones. Sin embargo, es posible que algunos de estos resulten ser partículas compuestas después de todo, y simplemente parezcan ser elementales por el momento. Si bien las partículas compuestas a menudo se pueden considerarLas partículas elementales puntuales son verdaderamente puntuales.

Estado de la misma

Se sabe que tanto las partículas elementales (como los muones) como las compuestas (como los núcleos de uranio) sufren descomposición de partículas. Las que no experimentan la descomposición de las partículas se denominan partículas estables, como el electrón o un núcleo de helio-4. La vida útil de las partículas estables puede ser infinita o lo suficientemente grande como para dificultar los intentos de observar tales desintegraciones. En el último caso, esas partículas se denominan "observacionalmente estables". En general, una partícula se desintegra de un estado de alta energía a un estado de menor energía mediante la emisión de alguna forma de radiación, como la emisión de fotones.

Simulación de N -cuerpo

En física computacional, las simulaciones de N -cuerpos (también llamadas simulaciones de N -partículas) son simulaciones de sistemas dinámicos de partículas bajo la influencia de ciertas condiciones, como estar sujetas a la gravedad. Estas simulaciones son muy comunes en cosmología y dinámica de fluidos computacional.

N se refiere al número de partículas consideradas. Dado que las simulaciones con N más alto son más intensivas desde el punto de vista computacional, los sistemas con un gran número de partículas reales a menudo se aproximarán a un número menor de partículas, y los algoritmos de simulación deben optimizarse a través de varios métodos.

Distribución de partículas

Las partículas coloidales son los componentes de un coloide. Un coloide es una sustancia microscópicamente dispersa uniformemente en otra sustancia. Dicho sistema coloidal puede ser sólido, líquido o gaseoso; así como continuos o dispersos. Las partículas en fase dispersa tienen un diámetro de entre aproximadamente 5 y 200 nanómetros.Las partículas solubles más pequeñas que esto formarán una solución en lugar de un coloide. Los sistemas coloidales (también llamados soluciones coloidales o suspensiones coloidales) son el tema de la ciencia de interfaces y coloides. Los sólidos suspendidos pueden mantenerse en un líquido, mientras que las partículas sólidas o líquidas suspendidas en un gas juntas forman un aerosol. Las partículas también pueden estar suspendidas en forma de partículas atmosféricas, lo que puede constituir contaminación del aire. Las partículas más grandes también pueden formar desechos marinos o espaciales. Un conglomerado de partículas macroscópicas sólidas discretas puede describirse como un material granular.