Capítulo IX: Las vidas de las estrellas

La naturaleza del átomo se entendió por primera vez en la Universidad de Cambridge en Inglaterra en los cuarenta y cinco años centrados en 1910: uno de los sistemas seguidos fue disparar contraátomos piezas de átomos y observar cómo rebotaban. Un átomo típico tiene una especie de nube de electrones en su exterior.

Representación de una parte de los 92 elementos químicos presentes de modo natural en la naturaleza. Cada elemento tiene en rojo el número atómico (igual al número de protones, o de electrones). El número de neutrones de cada elemento está en negro. El peso atómico es igual al número de protones más neutrones en el núcleo atómico. En las presiones y temperaturas típicas de la tierra algunos elementos son sólidos (por ejemplo, selenio, número atómico 34), otros líquidos (bromo, 35) y otros gaseosos (kriptón, 36). (Fotografía, Bill Ray.)

Representación de una parte de los 92 elementos químicos presentes de modo natural en la naturaleza. Cada elemento tiene en rojo el número atómico (igual al número de protones, o de electrones). El número de neutrones de cada elemento está en negro. El peso atómico es igual al número de protones más neutrones en el núcleo atómico. En las presiones y temperaturas típicas de la tierra algunos elementos son sólidos (por ejemplo, selenio, número atómico 34), otros líquidos (bromo, 35) y otros gaseosos (kriptón, 36). (Fotografía, Bill Ray.)

Los electrones están cargados eléctricamente, como sunombre indica. La carga se califica arbitrariamente de negativa.Los electrones determinan las propiedades químicas del átomo: elbrillo del oro, la sensación fría del hierro, la estructura cristalinadel diamante de carbono. El núcleo está dentro, en lo profundodel átomo, oculto muy por debajo de la nube de electrones, y se compone generalmente de protones cargados positivamente y deneutrones eléctricamente neutros. Los átomos son muy pequeños:

un centenar de millones de átomos puestos uno detrás deotro ocuparían una longitud igual a la punta del dedo meñique.Pero el núcleo es cien mil veces más pequeño todavía, lo que explica en cierto modo que se tardara tanto en descubrirlo.1 Sin embargo,la mayor parte de la masa de un átomo está en su núcleo;los electrones comparados con él no son más que nubes de pelusillaen movimiento. Los átomos son en su mayor parte espacio vacío.

Primer plano de un grupo de manchas solares en luz roja de hidrógeno. Las manchas solares son regiones relativamente más frías, con intensos campos magnéticos. Las espículas oscuras adyacentes están ordenadas por el magnetismo local, como las limaduras de hierro por un imán. Las playas brillantes adyacentes están relacionadas con la aparición de grandes tormentas llamadas erupciones solares. (Cedida por el observatorio solar Big Bear.)

Primer plano de un grupo de manchas solares en luz roja de hidrógeno. Las manchas solares son regiones relativamente más frías, con intensos campos magnéticos. Las "espículas" oscuras adyacentes están ordenadas por el magnetismo local, como las limaduras de hierro por un imán. Las "playas" brillantes adyacentes están relacionadas con la aparición de grandes tormentas llamadas erupciones solares. (Cedida por el observatorio solar Big Bear.)

La materia se compone principalmente de nada.Yo estoy hecho de átomos. Mi codo, que descansa sobre la mesaque tengo delante, está hecho de átomos. La mesa está hecha deátomos. Pero si los átomos son tan pequeños y vacíos y si los núcleos son todavía más pequeños, ¿por qué me sostiene la mesa?¿A qué se debe, como solía decir Arthur Eddington, que los núcleosque forman mi codo no se deslicen sin esfuerzo a través delos núcleos que forman la mesa? ¿Por qué no acabo de bruces enel suelo? ¿O cayendo directamente a través de la Tierra?

La respuesta es la nube de electrones. La pared exterior de un átomo de mi codo tiene una carga eléctrica negativa. Lo mismo sucede con todos los átomos de la mesa. Pero las cargas negativas se repelen.
Mi codo no se desliza a través de la mesa porque los átomos tienen electrones alrededor de su núcleo y porque las fuerzas eléctricas son fuertes. La vida cotidiana depende de la estructura del átomo. Si apagamos estas cargas eléctricas todo se hundirá en forma de polvo fino e invisible. Sin fuerzas eléctricas, ya no habría cosas en el universo: sólo nubes difusas de electrones, de protones y de neutrones, y esferas gravitando de partículas elementales, restos informes de los mundos.

Desde la época de los alquimistas se han ido descubriendo cada vez más elementos, tendiendo a ser los descubiertos últimamente los más raros. Muchos son familiares: los que constituyen la Tierra de modo primario, o los que son fundamentales para la vida. Algunos son sólidos, algunos gases y hay dos (el bromo y el mercurio) que son líquidos a temperatura ambiente. Los científicos los ordenan convencionalmente por orden de complejidad. El más simple, el hidrógeno, es el elemento 1, y el más complejo, el uranio, es el elemento 92. Otros elementos son menos familiares: hafnio, erbio, diprosio y praseodimio, por ejemplo, que no los encontramos con demasiada frecuencia en la vida cotidiana. Podemos decir que cuanto más familiar nos resulta un elemento más abundante es. La Tierra contiene gran cantidad de hierro y bastante poca de itrio.

Bucles de gas caliente e ionizado sobre una región solar activa que se ven obligados a seguir las líneas de fuerza magnética locales, como las limaduras de hierro en el campo de un imán. Esta foto del Skylab se tomó en luz del ultravioleta lejano. Esta luz queda absorbida fácilmente por la atmósfera de la Tierra, y por lo tanto estas fotografías sólo pueden tomarse desde satélites terrestres o sondas interplanetarias.

Bucles de gas caliente e ionizado sobre una región solar activa que se ven obligados a seguir las líneas de fuerza magnética locales, como las limaduras de hierro en el campo de un imán. Esta foto del Skylab se tomó en luz del ultravioleta lejano. Esta luz queda absorbida fácilmente por la atmósfera de la Tierra, y por lo tanto estas fotografías sólo pueden tomarse desde satélites terrestres o sondas interplanetarias.

Como es lógico hay excepciones a esta regia, como el oro o el uranio, elementos apreciados por convenciones económicas o juicios estéticos arbitrarios, o porque tienen notables aplicaciones prácticas.

La conversión del hidrógeno en helio en el centro del Sol no sólo explica el brillo del Sol con fotones de luz visible; también produce un resplandor de un tipo más misterioso y fantasmal: El Sol
brilla débilmente con neutrinos, que, como los fotones, no pesan nada y se desplazan a la velocidad de la luz. Pero los neutrinos no son fotones. No son un tipo de luz. Los neutrinos tienen el mismo momento angular intrínseco, o espín, que los protones, los electrones y los neutrones; en cambio, los fotones tienen el doble de espín.

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