En las ciencias físicas , una partícula (o corpúsculo en textos más antiguos) es un pequeño objeto localizado que puede describirse mediante varias propiedades físicas o químicas , como el volumen , la densidad o la masa . [1] [2] Varían mucho en tamaño o cantidad, desde partículas subatómicas como el electrón , hasta partículas microscópicas como átomos y moléculas , hasta partículas macroscópicas como polvos y otros materiales granulares . Las partículas también se pueden utilizar 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 las necesidades de los distintos campos científicos. Todo lo que está compuesto de partículas puede denominarse particulado. [3] Sin embargo, el sustantivo particulado se utiliza con más frecuencia para referirse a los contaminantes de la atmósfera terrestre , que son una suspensión de partículas no conectadas, en lugar de una agregación de partículas conectadas .
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. [4] Puede usarse para hacer suposiciones simplificadoras sobre los procesos involucrados. Francis Sears y Mark Zemansky , en University Physics , dan el ejemplo de calcular el lugar de aterrizaje y la velocidad de una pelota de béisbol lanzada al aire. Despojan gradualmente 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 , reduciendo finalmente el problema a la balística de una partícula puntual clásica . [5] El tratamiento de grandes cantidades de partículas es el ámbito de la física estadística . [6]
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El término "partícula" se suele aplicar de forma diferente a tres clases de tamaños. El término partícula macroscópica suele referirse a partículas mucho más grandes que los átomos y las moléculas . Estas suelen abstraerse como partículas puntuales , aunque tengan volúmenes, formas, estructuras, etc. Entre los ejemplos de partículas macroscópicas se incluyen el polvo , la arena , los restos de un accidente de coche o incluso objetos tan grandes como las estrellas de una galaxia . [7] [8]
Otro tipo, las partículas microscópicas generalmente se refieren a partículas de tamaños que van desde átomos hasta moléculas , como el dióxido de carbono , las nanopartículas y las 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. [9] Estas incluirían partículas como los constituyentes de los átomos ( protones , neutrones y electrones ), así como otros tipos de partículas que solo se pueden producir en aceleradores de partículas o rayos cósmicos . Estas partículas se estudian en física de partículas .
Debido a su tamaño extremadamente pequeño, el estudio de partículas microscópicas y subatómicas cae dentro del ámbito de la mecánica cuántica . Exhibirán fenómenos demostrados en el modelo de partícula en una caja , [10] [11] incluyendo la dualidad onda-partícula , [12] [13] y si las partículas pueden considerarse distintas o idénticas [14] [15] es una pregunta importante en muchas situaciones.
Las partículas también se pueden clasificar según su composición. Las partículas compuestas son partículas que tienen composición, es decir, partículas que están hechas de otras partículas. [16] Por ejemplo, un átomo de carbono-14 está hecho de seis protones, ocho neutrones y seis electrones. Por el contrario, las partículas elementales (también llamadas partículas fundamentales ) son partículas que no están hechas de otras partículas. [17] Según nuestra comprensión actual del mundo , solo existe una cantidad muy pequeña de ellas, como los leptones , los quarks y los gluones . Sin embargo, es posible que algunas de ellas resulten ser partículas compuestas después de todo y que simplemente parezcan elementales por el momento. [18] Si bien las partículas compuestas pueden considerarse muy a menudo puntuales , las partículas elementales son verdaderamente puntuales . [19]
Se sabe que tanto las partículas elementales (como los muones ) como las compuestas (como los núcleos de uranio ) sufren desintegración . Las que no lo hacen 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 larga como para dificultar los intentos de observar dichas desintegraciones. En el último caso, esas partículas se denominan " estables desde el punto de vista de la observación ". En general, una partícula se desintegra desde un estado de alta energía a un estado de menor energía emitiendo alguna forma de radiación , como la emisión de fotones .
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 sujetos a la gravedad . [20] Estas simulaciones son muy comunes en cosmología y dinámica de fluidos computacional .
N se refiere al número de partículas consideradas. Como las simulaciones con un N más alto requieren un mayor esfuerzo 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 mediante diversos métodos . [20]
Las partículas coloidales son los componentes de un coloide. Un coloide es una sustancia dispersada microscópicamente de manera uniforme en otra sustancia. [21] Dicho sistema coloidal puede ser sólido , líquido o gaseoso ; así como continuo o disperso. Las partículas de la fase dispersa tienen un diámetro de entre aproximadamente 5 y 200 nanómetros . [22] 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 la interfaz y los 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 materia particulada atmosférica , que puede constituir contaminación del aire . Las partículas más grandes pueden formar de manera similar desechos marinos o desechos espaciales . Una conglomeración de partículas sólidas macroscópicas discretas puede describirse como un material granular .
La palabra "partícula" significa "de o perteneciente a un sistema de partículas".
Un cuerpo cuya rotación se ignora por irrelevante se denomina partícula. Una partícula puede ser tan pequeña que sea una aproximación a un punto, o puede ser de cualquier tamaño, siempre que las líneas de acción de todas las fuerzas que actúan sobre ella se intersequen en un punto.
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