Existen estados de la materia ¡QUE NO CONOCES!

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8 Oct 201906:04

Summary

TLDREl guión ofrece una visión rápida y fascinante de los estados de la materia, más allá de sólido, líquido y gaseoso. Explica cómo los plasmas, formados por núcleos y electrones libres, son comunes en estrellas. Presenta el condensado de Bose-Einstein y el condensado de Fermi, con propiedades cuánticas en sistemas macroscópicos. Finalmente, menciona la estrella de neutrones, el plasma de quarks y gluones, y otros estados hipotéticos, como los superfluidos y la materia fotónica, destacando la continua investigación en el campo.

Takeaways

🕒 Los estados de la materia tradicionalmente estudiados son sólido, líquido y gas.
🔬 El estado sólido se caracteriza por átomos con posiciones fijas y movilidad mínima.
💧 En el estado líquido, los átomos tienen más libertad de movimiento pero aún se mantienen en el volumen del recipiente.
🌪️ Los gases tienen una movilidad total y se expanden por todo el volumen disponible, con densidades bajas.
🌟 El plasma es un estado de materia donde los electrones se liberan de sus núcleos y se mueven libremente, común en el interior de estrellas.
🌌 La diferencia entre fermiones y bosones se basa en su espín, lo que afecta su comportamiento cuántico.
🥶 El condensado de Bose-Einstein ocurre cuando bosones se colocan en el mismo estado cuántico a bajas temperaturas.
🔝 El condensado de Fermi se forma con fermiones que se acoplan para formar grupos con espín entero, permitiendo un estado coherente.
🌠 Las estrellas de neutrones son objetos formados por neutrones, con densidades extremas y pueden ser observadas como púlsares.
🔬 El plasma de quarks y gluones es un estado hipotético que solo existiría en condiciones de alta energía, como en el Big Bang.

Q & A

¿Cuáles son los tres estados básicos de la materia que se enseñan comúnmente en la escuela?
-Los tres estados básicos de la materia que se enseñan comúnmente son el sólido, el líquido y el gas.
¿Qué características definen a un estado sólido?
-Los sólidos tienen átomos que ocupan posiciones fijas con poca movilidad, están muy apretados y suelen tener densidades altas.
¿Cómo se diferencian los líquidos de los sólidos?
-Los líquidos no tienen una forma fija y se expanden por el volumen que ocupan, sus átomos tienen más libertad para moverse y la densidad es menor que en los sólidos.
¿Qué sucede con los átomos en un estado gaseoso?
-En un estado gaseoso, los átomos tienen total libertad para moverse por todo el volumen que ocupa, las fuerzas entre ellos son muy pequeñas y la densidad es baja.
¿Qué es un plasma y en qué condiciones se forma?
-Un plasma es un estado de la materia en el que los electrones son arrancados de sus núcleos y se mueven libremente, generalmente se forma en condiciones de alta temperatura o presión.
¿Qué es el principio de exclusión de Pauli y cómo afecta a los fermiones?
-El principio de exclusión de Pauli establece que no pueden haber dos fermiones en el mismo estado cuántico, lo que afecta a los fermiones impidiendo que ocupen el mismo lugar y estado cuántico.
¿Qué es un condensado de Bose-Einstein y cómo se forma?
-Un condensado de Bose-Einstein es un estado de la materia en el que un conjunto de bosones, al enfríarse hasta temperaturas cercanas al cero absoluto, se colocan todas en su estado de mínima energía formando un estado cuántico coherente.
¿Qué es un condensado de fermión y cómo se diferencia del condensado de Bose-Einstein?
-Un condensado de fermión es un estado de la materia en el que los fermiones, al enfríarse, se acoplan formando grupos con spin entero que funcionan como bosones. Se diferencia del condensado de Bose-Einstein en que involucra fermiones en lugar de bosones.
¿Qué son las estrellas de neutrones y cómo se forman?
-Las estrellas de neutrones son cuerpos muy densos que se forman cuando en una estrella enana blanca, la gravedad no puede contraerse más debido a la presión de degeneración de electrones, lo que lleva a la fusión de electrones y protones formando neutrones.
¿Qué es el plasma de quarks y gluones y en qué condiciones se cree que se forma?
-El plasma de quarks y gluones es un estado de la materia hipotético en el que las partículas se comportan como libres debido a la fuerza fuerte que disminuye en condiciones de alta energía, como se cree que ocurrió en el Big Bang.
¿Cuáles son algunos de los estados de la materia que se estudian en laboratorios actualmente?
-Algunos estados de la materia que se estudian en laboratorios incluyen superfluidos, polaritones, la materia fotónica y muchos más.

Outlines

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🕒 Desafío de los Estados de la Materia

El script comienza con un desafío rápido para nombrar los estados de la materia, mencionando sólido, líquido y gaseoso, y sugiriendo que hay más de 10 estados. Seguidamente, se explica que estos estados son resultado de la interacción entre los átomos y cómo su movilidad y la fuerza que los une definen su estado (sólido, líquido o gas). Se introduce el concepto de plasma, un estado de alta energía donde los electrones se mueven libremente, y se asocia con el interior de las estrellas. Además, se toca el tema de los fermiones y bosones, partículas con distinto 'spin', y cómo esta propiedad cuántica influye en su comportamiento, como en el caso del condensado de Bose-Einstein y el condensado de Fermi, observados en el laboratorio en 1995 y 2003 respectivamente.

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🌌 Estados de la Materia Avanzados y Exóticos

El segundo párrafo profundiza en los estados de la materia más avanzados y exóticos. Se discute sobre la presión de degeneración de neutrones que evita el colapso de las estrellas blancas, llevándolas a convertirse en estrellas de neutrones, objetos astronómicos muy densos y con propiedades únicas como los púlsares. También se menciona el plasma de quarks y gluones, un estado hipotético que solo existiría en condiciones de alta energía como en el Big Bang, y que es objeto de estudio en el experimento ALICE en el LHC. Finalmente, se alude a otros estados de la materia como los superfluidos, polaritones, la materia fotónica, entre otros, y se anima al espectador a apreciar el video y compartir sus comentarios.

Mindmap

Keywords

💡Estados de la materia

Los estados de la materia son formas en las que puede existir la materia, como sólido, líquido y gas. En el guion del video, se menciona que a menudo se nos enseña que la materia puede estar en tres estados básicos, pero en realidad hay más de 10 estados distintos, lo que indica la complejidad y la variedad de las formas que puede adoptar la materia en diferentes condiciones.

💡Sólido

Un estado de la materia en el que los átomos están fijos en posiciones con poca movilidad y están muy apretados. En el video, se utiliza el ejemplo de que un cuerpo sólido toma una forma y no se esparce por todo el volumen, lo que se debe a la alta densidad y a la falta de movilidad de los átomos.

💡Líquido

Un estado de la materia en el que los átomos tienen más libertad para moverse, aunque todavía interactúan entre sí. En el guion, se describe cómo los líquidos no toman una forma fija y se expanden por el volumen que ocupan, llenando su base, debido a que la densidad es menor que en los sólidos.

💡Gas

Un estado de la materia en el que los átomos tienen total libertad para moverse y no hay fuerzas significativas que los mantengan en una posición fija. En el video, se explica que en un gas, las fuerzas entre átomos o moléculas son muy pequeñas, lo que resulta en densidades bajas y en que la gravedad no es un problema para que ocupen cada rincón del volumen.

💡Plasma

Un estado de la materia en el que los electrones son arrancados de sus núcleos y se mueven libremente, formando una sopa de núcleos y electrones. El video menciona que el plasma es el estado de la materia más común en el universo y que ocurre en condiciones de alta temperatura o presión, como en el interior de una estrella.

💡Spin

La propiedad cuántica de una partícula que determina si es un fermión o un bosón. En el guion, se explica que los fermiones tienen un spin semi-entero y están sujetos al principio de exclusión de Pauli, mientras que los bosones tienen un spin entero y pueden compartir el mismo estado cuántico, lo que se relaciona con la formación de condensados de Bose-Einstein.

💡Condensado de Bose-Einstein

Un estado de la materia en el que un conjunto de bosones se coloca en su estado de mínima energía formando un estado cuántico coherente. El video menciona que este condensado tiene propiedades curiosas y se observó en el laboratorio en 1995, casi 80 años después de ser propuesto.

💡Condensado de Fermín

Un estado de la materia en el que fermiones se acoplan formando grupos con spin entero que funcionan como bosones, lo que resulta en propiedades especiales como la superfluidez. El video señala que el primer condensado de fermín se obtuvo en 2003 y es un estado de la materia con características muy especiales.

💡Presión de degeneración

Una forma de presión que impide que una estrella se contraiga más bajo la influencia de la gravedad debido a que los electrones no pueden estar más juntos de lo permitido por el principio de exclusión de Pauli. En el video, se explica que en estrellas muy pesadas, la presión de degeneración no es suficiente para evitar el colapso, lo que lleva a la formación de estrellas de neutrones.

💡Estrella de neutrones

Un tipo de estrella que se forma cuando la presión de degeneración de electrones no es suficiente para contraer la gravedad en una estrella muy pesada. En el guion, se describe cómo las estrellas de neutrones son objetos curiosos, con masas similares a la de nuestro sol comprimidas en un espacio muy reducido, y pueden girar a velocidades extremas, dando lugar a los púlsares.

💡Plasma de quarks y gluones

Un estado hipotético de la materia en el que los quarks y gluones se comportan como partículas libres debido a condiciones de alta energía. El video sugiere que este estado de la materia pudo existir en el universo primigenio y se está investigando en experimentos como el del LHC.

Highlights

Los estados de la materia no son solo sólido, líquido y gaseoso, sino que hay más de 10 estados distintos.

En el estado sólido, los átomos ocupan posiciones fijas y tienen poca movilidad.

Los líquidos no tienen una forma fija y se expanden por el volumen que ocupan, con átomos más móviles que en el estado sólido.

Los gases tienen una libertad total de movimiento y sus densidades son bajas, no se ven afectados por la gravedad en su distribución.

El plasma es un estado de materia donde los electrones se mueven libremente debido a altas temperaturas o presiones.

En el plasma, los núcleos y electrones no se unen para formar átomos, creando una 'sopa' de partículas cargadas.

El plasma es el estado de materia más común en el universo, presente en el interior de las estrellas.

Los fermiones y bosones tienen propiedades cuánticas distintas relacionadas con su 'spin'.

El principio de exclusión de Pauli limita a los fermiones a ocupar dos lugares en el mismo estado cuántico.

El condensado de Bose ocurre cuando bosones se enfrían y todos se colocan en su estado de mínima energía.

El condensado de Fermi se forma con fermiones que se acoplan formando grupos con spin entero, actuando como bosones.

Las estrellas de neutrones son como 'súper átomos' formados por neutrones, con densidades extremas.

Las estrellas de neutrones pueden girar a velocidades extremas, dando lugar a los púlsares.

El plasma de quarks y gluones es un estado de materia hipotético que solo aparece en condiciones de alta energía.

La 'libertad asintótica' de la fuerza fuerte sugiere que en energías extremas, las partículas se comportan como libres.

El experimento ALICE en el LHC busca observar el plasma de quarks y gluones.

Otros estados de la materia como los superfluidos, polaritones, la materia fotónica y más están siendo estudiados en laboratorios.

El conocimiento de más de tres estados de la materia es una información valiosa y poco conocida.