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 volumen , densidad o masa . [1] [2] Varían mucho en tamaño o cantidad, desde partículas subatómicas como el electrón , hasta partículas microscópicas como átomos y moléculas , y 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 entre una multitud o cuerpos celestes en movimiento .
El término partícula tiene un significado bastante general y se refina según sea necesario en diversos campos científicos. Cualquier cosa que esté compuesta de partículas puede denominarse partículas. [3] Sin embargo, el sustantivo partículas se utiliza con mayor frecuencia para referirse a los contaminantes de la atmósfera terrestre , que son una suspensión de partículas desconectadas, en lugar de una agregación de partículas conectadas .
El concepto de partículas es particularmente útil al modelar la naturaleza , ya que el tratamiento completo de muchos fenómenos puede ser complejo y también implicar cálculos difíciles. [4] Puede utilizarse para hacer suposiciones simplificadoras relativas a los procesos implicados. Francis Sears y Mark Zemansky , en University Physics , dan el ejemplo del cálculo del lugar de aterrizaje y la velocidad de una pelota de béisbol lanzada al aire. Poco a poco 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 . [5] El tratamiento de un gran número de partículas es el ámbito de la física estadística . [6]
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El término "partícula" suele aplicarse 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 . Por lo general, se abstraen como partículas puntuales , aunque tienen volúmenes, formas, estructuras, etc. Ejemplos de partículas macroscópicas incluirían polvo , polvo , arena , trozos de escombros durante un accidente automovilístico 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 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. [9] 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 partículas microscópicas y subatómicas cae en el ámbito de la mecánica cuántica . Exhibirán fenómenos demostrados en el modelo de partículas en una caja , [10] [11], incluida la dualidad onda-partícula , [12] [13] y si las partículas pueden considerarse distintas o idénticas [14] [15] es una cuestión importante. en muchas situaciones.
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. [16] 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 formadas por otras partículas. [17] Según nuestra comprensión actual del mundo , sólo existe un número muy pequeño de estos, como leptones , quarks y gluones . Sin embargo, es posible que algunas de ellas resulten ser partículas compuestas , y por el momento parezcan simplemente elementales. [18] Mientras que las partículas compuestas a menudo pueden considerarse 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 de partículas . 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 grande como para dificultar los intentos de observar tales desintegraciones. En el último caso, esas partículas se denominan " observacionalmente estables ". En general, una partícula decae 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 N más alto requieren más cálculos intensivos, los sistemas con una gran cantidad de partículas reales a menudo se aproximarán a una cantidad menor de partículas, y los algoritmos de simulación deben optimizarse mediante varios métodos . [20]
Las partículas coloidales son los componentes de un coloide. Un coloide es una sustancia microscópicamente dispersa uniformemente en otra sustancia. [21] Dicho sistema coloidal puede ser sólido , líquido o gaseoso ; así como continuos o dispersos. Las partículas en fase dispersa tienen un diámetro de aproximadamente 5 a 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 las interfaces y los coloides . Los sólidos suspendidos pueden mantenerse en un líquido, mientras que las partículas sólidas o líquidas suspendidas en un gas forman juntas 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 .
La palabra "partículas" significa "perteneciente o perteneciente a un sistema de partículas".
Un cuerpo cuya rotación se ignora como irrelevante se llama 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 crucen en un punto.