Los constituyentes de la materia

...... Desde el fuego, el aire, la tierra y el agua hasta los leptones y quarks.
Los niños nacen con el método

Cuando iniciamos nuestra niñez, todo regalo que llega a nuestras manos, nos causa gran impresión su forma, colores, sonido, movimiento. Nuestros primeros contactos con el mundo, nos causan extrema novedad, admiración y curiosidad. En los inicios de la infancia ya existe en nuestra memoria algo que nos impulsa hacia la investigación, a tocar y probar todo. Lo interesante es que lo hacemos con cierto método, procedimiento u orden a pesar que nadie nos lo enseñó todavía.

Nuestra maravillada mente, observa al juguete, lo deja caer, lo muerde, lo dobla, hasta que al fin logra romperlo, cuando sus partes estas sueltas y tiradas, y el juguete no funciona, entonces se pone a llorar y llorar. Se da cuenta que ya no es como antes. Desde estas iniciales experiencias nos vamos dando cuenta que el todo es mas que la suma de las partes. Hay fuerzas que integran las partes y le dan consistencia y funcionalidad.

Esa acción del niño, ese método seguido, con el objetivo de comprenderlo mediante la búsqueda de sus partes internas, de los componentes, de sus constituyentes, es el mismo que los grandes investigadores, actualmente realizan. La diferencia está en las herramientas que emplea, no bastan las manos y sentidos. Hoy necesitamos de grandes telescopios, aceleradores de partículas, microscopios, computadores y los viajes al espacio.

Este método se encuentra incorporado al ser humano, en la forma de información, en nuestra unidad mas pequeña, el ADN; toda nuestra experiencia vivida es depositada en esta unidad. El neurólogo, peruano Pedro Ortiz, nos recuerda que el conocimiento proviene tanto de lo genético cuanto de lo social. Nuestra experiencia mientras vivimos, se incorpora como información en el ADN que luego es transferido a nuestros descendientes, en la forma de carga genética, es decir transmitimos hábitos malos y buenos. Así el método utilizado por los niños, de buscar los componentes, es la contribución de nuestros predecesores, acumulados en miles de años.

Hoy sabemos, que el aire, los mares, las flores, la radio, la sangre, y todo cuanto es materia, están constituidos por doce unidades mínimas denominadas partículas fundamentales, que se unen e interactúan mediante cuatro fuerzas.

De los mas connotados predecesores en el conocimiento, en la sistematización de los resultados por descubrir y comprender el comportamiento de la naturaleza, fueron los griegos. Ellos en una pequeña península, desarrollaron cosas asombrosas, en algún pequeño barrio habitaban pensadores, filósofos deslumbrantes, uno de ellos fue nuestro amigo Anaximandro (400 a.c) quien propuso por primera vez la existencia de los átomos, como unidades indivisibles, y constituyentes básicos de la materia.

Sin embargó esta idea fue olvidada y prevaleció la de Aristóteles, que proponía como componentes básicos al fuego, el aire, la tierra y el agua (350 a.c). Bajo este esquema vivimos 2100 años. Hasta que a finales del siglo XVIII nuevamente volvieron las ideas atomísticas. Lomonossov, Lavoisser, Proust y Dalton que llegaron a la conclusión que “ toda las substancias se forman a partir de algunos tipos de átomos (elementos)”.

Pero la permanente curiosidad continuaba ¿qué hay dentro del átomo?, ¿porqué es indivisible?. Plantear esta pregunta y el inicio de la respuesta demoraron casi 100 años, hasta la aparición de Rutherford, Chadwick y Bohr, quienes probaron que el átomo estaba constituido por tres partículas elementales el electrón, el neutrón y el protón.

Nuevamente resurgieron las mismas preguntas ¿ el electrón, el protón y el neutrón son elementales o compuestos de algunas otras partículas?. Para resolver a esta pregunta se construyeron los aceleradores de partículas, máquinas que proveen partículas (proyectiles) con grandes velocidades que sirven para bombardear materiales (blancos) de esas colisiones, los físicos asombrados observaron centenares de nuevas partículas, los resultados decían que tales constituyentes no eran elementales sino compuestos. Entonces ¿cuáles eran los constituyentes de los protones y neutrones?.

Esta respuesta comenzó a sistematizarse con Murray Gell Man (1961), quien propuso dos grupos de partículas elementales: leptones (partículas ligeras como el electrón) y hadrones (partículas pesadas como el protón o neutrón).

La teoría y experimentos de hoy, nos dicen que existen 12 partículas elementales: 6 leptones y 6 hadrones llamados quarks. El único sobreviviente elemental, desde los primeros estudios, es el electrón. Los protones y neutrones son compuestos.

Los 6 leptones son: electrón, tauon, muon, neutrino de electrón, neutrino de tauon y neutrino del muon. Los 6 quarks son: up, down, charm, strange, top y bottom. Una traducción literal puede ser arriba, abajo, hermoso, extraño, encima, debajo. Sin embargo se usa, mayoritariamente, la versión inglesa.

En la naturaleza, la materia se encuentra unida mediante fuerzas, al igual que en el juguete del niño, para que funcione las partes deben interactuar mediante fuerzas. Las pequeñas dimensiones como el átomo o las inmensas como los planetas y galaxias, se establecen por la presencia de 4 fuerzas. La gravitatoria (descubierta por Newton) causante de los sistemas planetarios, y también de las arrugas y deformaciones de nuestro cuerpo cuando nos vamos poniendo viejos; la electromagnética (descubierta por Maxwell) causante de los mas conocidos artefactos eléctricos, computadoras, laser, pero también del rozamiento y de la dureza de los cuerpos: la fuerza débil (descubierta por Fermi) presente en las reacciones nucleares y las fuentes de irradiación de Cobalto que se ven en los hospitales para diagnóstico y terapia y la fuerza fuerte (descubierta por Yukawa) que se da en las reacciones nucleares de fisión y fusión, la bomba atómica y la nucleoelectricidad.

Lo anterior nos lleva a asegurar que los niños tienen desde que nacen la suficiente información para ser grandes científicos e ingenieros, les falta condiciones para desarrollar todo su potencial. Del entorno social el obstáculo político mayor es el centralismo que impide a las escuelas y colegios, disponer laboratorios, museos, libros, computadores y equipos. Por ello las autoridades municipales deben usar parte del dinero del canon en crear y fortalecer infraestructura para la promoción de ciencia y tecnología para la niñez y juventud.

Pensamiento del día:

Un fenómeno no es un verdadero fenómeno hasta que no es un fenómeno observado. (J. Wheeler).
El hombre debe ver, y no simplemente mirar. (L. L´amour).

Agustín Zuñiga Gamarra
Lima, 03 de marzo de 2007