¿Qué debemos hacer para condensar la materia?

La idea de que podamos condensar la materia es ciertamente intrigante. Sin embargo, también es bastante imposible. La materia que compone nuestro universo está compuesta por átomos y moléculas. Los propios átomos están compuestos por partículas aún más pequeñas. Se cree que la partícula más pequeña conocida en el Modelo Estándar, el Bosón de Higgs, no tiene subcomponentes finales. Incluso si estas partículas tienen subcomponentes, es probable que su tamaño sea muy cercano al del propio Bosón de Higgs, o podríamos haberlas descubierto ya. Para comprimir cualquier pieza de material, las partículas que lo componen deben estar separadas unas de otras. Pero como todas las partículas que conocemos son ya infinitesimales, ¡no hay ningún lugar donde se puedan empujar!

La idea de que podemos condensar la materia es ciertamente intrigante.

Empecemos por lo básico. La palabra "materia" suele utilizarse para referirse a un conjunto de átomos, que están formados por tres tipos de partículas: electrones, protones y neutrones. Los electrones son partículas con carga negativa que orbitan alrededor del núcleo de un átomo; tienen un diámetro inferior a la décima parte del diámetro del átomo. Los protones son partículas con carga positiva que también orbitan alrededor del núcleo de la mayoría de los átomos; son unas 2.000 veces más grandes que los electrones, pero siguen siendo bastante pequeños: ¡unas 100 veces más pequeños que el propio átomo! Por último, los neutrones no tienen carga alguna y se encuentran en el centro de la mayoría de los átomos; son aproximadamente un tercio más grandes que los protones, pero sólo un 10% más grandes que los electrones (es decir, bastante pequeños).

La idea de que podamos condensar la materia en algo aún más pequeño parece improbable a primera vista; después de todo, una cosa que se aprende en la clase de ciencias del instituto es que no hay nada más pequeño que las partículas elementales. Pero hay varias razones por las que los científicos piensan que podría ser posible. En primer lugar: No hay ninguna ley fundamental conocida que nos impida hacerlo (todavía). En pocas palabras: aún no sabemos si esas leyes existen porque nadie ha intentado encontrarlas todavía, y deberíamos seguir buscando hasta que alguien las encuentre si queremos respuestas definitivas.

Sin embargo, también es bastante imposible.

Sin embargo, también es bastante imposible. Las partículas más pequeñas que conocemos ya son muy pequeñas, y no hay ningún otro lugar donde empujarlas. Si se intentara condensar la materia más allá de lo que ya es, los trozos más pequeños de materia serían tan pequeños que dejarían de comportarse como una sola unidad, la definición de partícula.

La única manera de comprimir la materia más allá de este punto sería creando algún tipo de nueva forma de energía (o fuerza) que pudiera interactuar con las partículas originales y manipularlas de tal manera que las acercara sin destruir su naturaleza fundamental como partículas.

La materia que compone nuestro universo está compuesta por átomos y moléculas.

Seguro que ya has oído hablar de los átomos. Estas partículas componen toda la materia que vemos a nuestro alrededor, desde el aire que respiramos hasta los alimentos que comemos. De hecho, ¡tú estás hecho de átomos! ¿Pero qué es exactamente un átomo?

Los átomos son partículas diminutas compuestas por tres partículas más pequeñas: protones, neutrones y electrones. Los protones y los neutrones están en el centro de un átomo y cada uno lleva una carga positiva; los electrones llevan una carga negativa alrededor del exterior de este núcleo. Estas partículas subatómicas mantienen su posición moviéndose constantemente unas alrededor de otras de forma ordenada, pero también pueden desordenarse si hay demasiada energía presente (más adelante se hablará de ello).

El tipo de átomo más común que se encuentra en la naturaleza es el hidrógeno; sin embargo, puede combinarse con otros elementos como el oxígeno o el carbono para formar moléculas como el agua o el gas metano, respectivamente (el agua es H2O mientras que el metano tiene cuatro átomos de hidrógeno). Las moléculas pueden estar formadas por un solo tipo de elemento o por muchos tipos a la vez.

Los propios átomos están compuestos por partículas aún más pequeñas.

De hecho, los átomos están compuestos por partículas aún más fundamentales: protones y neutrones. Los protones y los neutrones están formados por quarks. Los quarks se mantienen unidos gracias a los gluones, pero no te preocupes por ellos por ahora.

La cuestión es que es posible hacerse cada vez más pequeño hasta llegar a los bloques de construcción más básicos de la materia: los quarks, que a su vez están formados por partículas aún más fundamentales llamadas "gluones".

Se cree que la partícula más pequeña conocida en el Modelo Estándar, el Bosón de Higgs, no tiene subcomponentes finales.

Se cree que la partícula más pequeña conocida en el Modelo Estándar, el bosón de Higgs, no tiene subcomponentes finales. Esto significa que es posible que no encontremos nada más pequeño que él.

El bosón de Higgs forma parte de un conjunto de partículas llamadas partículas gauge, que transmiten fuerzas entre quarks, leptones y otras partículas. La palabra "bosón" se refiere a su espín (una propiedad física), que puede ser 0 o 1, a diferencia de los fermiones, que tienen valores de espín medio enteros (1/2, 3/2, etc.).

Incluso si estas partículas tienen subcomponentes, es probable que su tamaño sea muy cercano al del propio Bosón de Higgs, o quizás ya las habríamos descubierto.

Se cree que el Bosón de Higgs es la partícula más pequeña del Modelo Estándar. El Modelo Estándar es una teoría que describe todas las partículas y fuerzas elementales conocidas. El Bosón de Higgs se descubrió en 2012 y es el responsable de dar masa a las partículas fundamentales, como los electrones, los quarks (que forman los protones) y los neutrinos.

Para comprimir cualquier pieza de material, hay que separar las partículas constituyentes entre sí.

Para comprimir cualquier pieza de material, las partículas que lo componen deben separarse unas de otras. La única manera de que esto ocurra es mediante algún tipo de aporte de energía.

Por ejemplo, se puede utilizar un mazo para acercar dos piezas de metal hasta que se fundan, pero incluso entonces seguirán estando separadas. Si se intenta comprimirlos más golpeándolos con otro mazo (o lo que sea), la fusión se rompería y el material volvería a su estado original.

Lo mismo ocurre cuando las estrellas se convierten en supernovas: sus núcleos se colapsan bajo una intensa presión, pero eso no significa que su materia desaparezca o incluso se vuelva invisible; simplemente se vuelve tan densa que ya sólo la vemos como un punto sin volumen ni anchura.

Pero como todas las partículas que conocemos son ya infinitesimales, ¡no hay ningún otro lugar donde puedas empujarlas!

Se cree que el bosón de Higgs es la partícula más pequeña que conocemos. Pero como todas las partículas que conocemos son ya infinitesimales, ¡no hay ningún otro lugar al que se pueda empujar! Incluso si hubiera partículas más pequeñas, serían tan pequeñas que sería imposible detectarlas.

La materia no puede condensarse en una forma más pequeña porque todos sus componentes son ya tan pequeños como pueden serlo.

En conclusión, la materia no puede condensarse en una forma más pequeña porque todos sus componentes son ya tan pequeños como pueden ser. La partícula más pequeña es la longitud de Planck, que es de unos 10^-35 metros. La partícula más pequeña es la masa de Planck, que es de unos 2 x 10^-8 kg. La partícula más pequeña es la energía de Planck, también de unos 2 x 10^-8 julios, pero en unidades de masa por velocidad al cuadrado (mv^2). Y, por último, la unidad de tiempo más pequeña -el tiempo de Planck- se define como 10^-44 segundos. Si esto es cierto, está claro que cualquier intento de reducir el tamaño de un átomo requeriría una cantidad infinita de energía para comprimirlo aún más.

Conclusión

En general, parece que la idea de condensar la materia es fundamentalmente imposible. Las partículas que componen nuestro universo son ya tan pequeñas que no hay lugar donde empujarlas. Se necesitaría una cantidad increíble de energía para comprimirlas más de lo que ya son, lo que significa que esta es una pregunta sin respuestas fáciles.