Modelo estándar: La composición del átomo en detalle.

Son muchas las veces que desde la química elemental se nos enseña que son los números cuánticos y como podemos obtenerlos, son magnitudes que se desprenden de la famosa ecuación de Schrödinger, pero que por lo general, debido a nuestra poca pericia no nos enseñan, en lugar de eso, partimos de dos principios básicos, como lo son la regla de Hund y el principio de exclusión de Pauli, que si bien no está mal, a la larga genera muchas preguntas, que algunas veces se quedan sin solución.

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Partiendo de esto, parecería mejor enseñar la ecuación de Schrödinger desde el principio, pero la verdad, es que para fines prácticos no conviene del todo, dado que puede abrumar, aunque yéndonos por este camino llegamos a "generalizaciones" y "Consideraciones" interesantes, usando esta ecuación e base, podemos llegar a la ecuación de DIrac, luego con algo mas de conocimiento a la ecuación general del modelo estándar de la física de partículas, que es a día de hoy la teoría física que explica mejor todo lo que es y existe en el universo. excluyendo a la gravedad, que es una "Interacción" o "Campo" o "Fuerza", que deja a los investigadores de la actualidad un gran enigma.

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Habiendo observado la ecuación del modelo estándar, se llega a la conclusión de que los átomos a pesar de todo si es divisible, contrario a lo que la etimología de dicha palabra sugiere, la materia que nos rodea se compone básicamente de fermiones e interactúa a través de bosones.

¿Qué son?

Los fermiones son partículas dotadas de carga, masa y espín semientero que siguen la distribución de Bose-Einstein, estos pueden ser cuarks o leptones y son los que conforman la materia que conocemos, llamada materia bariónica, termino que proviene del griego Barys (que quiere decir Pesado, de donde proviene el nombre del elemento Bario también, y no tiene nada que ver con el personaje de Juego de Tronos), nombre adecuado, dado que tiene >1800 veces la masa del electrón, los bariones se conforman a partir de tres cuarks y ocupan el núcleo atómico como nucleones, dos cuarks up y un cuark down para el protón, dos cuark down y un cuark up para el neutrón, en cambio el electrón es un leptón y es un solo fermión.

Dentro de los bariones, las fuerzas que tienen los cuarks son tan inimaginablemente pequeñas que pueden causar alteraciones, ejemplo de esto es la fuerza electrodébil , que de acuerdo a la ley de Coulomb del electromagnetismo debe hacerse gigante debido a la poca distancia, pero resulta que a esta escala existe lo que es la fuerza nuclear fuerte, que mantiene unidas a partículas que por carga electrostática deberían estar separadas, pero esta fuerza es mayor, y de ahí proviene su nombre, hasta la década de los 70's del siglo XX las fuerzas electromagnética, responsable de la fuerza repulsiva, y la fuerza nuclear débil, misma que causa la desintegración alfa, eran tratadas como fenómenos diferentes, hasta que se descubrió que de hecho eran el mismo fenómeno.

Los campos en física son el futuro y los protagonistas del avance, dado que son las teorías de campo unificados que permitieron llegar a estas conclusiones, y son los bosones las partículas que median la interacción de los fermiones con el campo, los bosones de Gauge, como lo es el fotón, que media la interacción electromagnética, el gluón que media la interacción nuclear fuerte, los bosones W y Z, estrechamente relacionados con el fotón, se diferencian de los fermiones en que no tienen carga y su espín es entero.

"Aún quedan huecos que responder, pero la verdad es que partiendo de los elementos explicados es muy sencillo explicar el comportamiento de la materia."

Una aplicación práctica de este conocimiento se encuentra en la resonancia magnética, dado que entendiendo los nucleones cual triángulos, podemos mejorar las técnicas que permiten elucidar estructuras a la vez que entendemos mejor el funcionamiento, procediendo, de esta teoría podemos obtener la hipótesis de capa, que permite saber si un núcleo será o no activo en RMN, a lo que podemos llegar partiendo de la composición de paridad.

Para elementos con protones de número par se llega a la conclusión de que los espines iguales se cancelan, debido a que las contribuciones por efecto de apantallamiento nuclear se cancelan, lo mismo pasa si tiene número par de neutrones, aunque si tiene número impar de uno u otro, esto promueve un ordenamiento monocampal (debido a espín 1/2 total, en un solo campo, especialmente en el magnético), si el número de protones y neutrones es impar, el espín total es mayor a 1/2 y su ordenamiento es bicampal, lo que causa que tenga componentes en el campo eléctrico y en el magnético.