How big is Longitudes menores que esta no han sido confirmadas?
100 attómetros!
Esta entrada es un marcador, no un objeto. Indica dónde terminan los tamaños medidos en el explorador: todo lo que aparece con un tamaño menor que el suyo es una partícula sin tamaño medido o una longitud que procede de la teoría y no de una medición. El marcador está en 100 attómetros, es decir, 10−16 metros, aproximadamente una decimoséptima parte del ancho de un protón. Esa cifra es aproximada y no es en sí misma una medición.
Tamaño
Un attómetro es 10−18 metros, una milmillonésima de una milmillonésima de metro, así que 100 attómetros son 10−16 metros. La notación 10−16 significa 1 dividido entre un 1 seguido de 16 ceros. Justo por encima del marcador están los objetos más pequeños del explorador cuyo tamaño se ha medido: el neutrón y el protón. Un protón tiene unos 1,7 femtómetros (1,7 × 10−15 metros) de diámetro.
La cifra del marcador es un límite aproximado entre esos tamaños medidos y los no medidos que hay por debajo. No significa que las distancias más cortas estén fuera de alcance. Algunos experimentos han buscado un tamaño en los quarks a distancias inferiores a una centésima de la longitud del marcador y no han encontrado ninguno.
Comparaciones de tamaño
- Un protón, de unos 1,7 femtómetros de diámetro, tiene unas 17 veces el ancho de los 100 attómetros del marcador.
- La longitud del marcador es más de 100 veces el mayor tamaño que los experimentos permiten para un quark, unos 8,6 × 10−19 metros de diámetro.
- Aproximadamente un millón de longitudes de 100 attómetros, colocadas de extremo a extremo, abarcarían un átomo de hidrógeno, que tiene unos 0,1 nanómetros (una décima de una milmillonésima de metro) de diámetro.
- Si 100 attómetros se agrandaran hasta 1 milímetro, un protón mediría unos 17 milímetros de diámetro y un cabello humano tendría alrededor de 1 millón de kilómetros de ancho, unas 2,6 veces la distancia de la Tierra a la Luna.
Cómo se estudian las distancias cortas
Los físicos estudian las distancias cortas lanzando partículas rápidas contra un blanco y observando cómo se dispersan. Una partícula en movimiento, como un electrón, también se comporta como una onda, y cuanta más energía tiene, menor es su longitud de onda, es decir, la distancia entre una cresta de la onda y la siguiente. Una longitud de onda más corta puede revelar detalles más finos.
A finales de la década de 1960, físicos del SLAC y del MIT, en Estados Unidos, lanzaron electrones con energías de hasta unos 20 GeV (mil millones de electronvoltios) contra protones. Con esa energía, la longitud de onda de un electrón es de unos 6 × 10−17 metros, algo más corta que la cifra del marcador y mucho menor que un protón. Los electrones revelaron en el interior de los protones unos granos pequeños y duros que hoy se sabe que son quarks.
Experimentos posteriores observaron mucho más de cerca. En el acelerador HERA, el experimento ZEUS hizo chocar electrones con protones y no encontró señales de que los quarks tengan tamaño alguno. En 2016 informó de que el radio de un quark debe ser inferior a 4,3 × 10−19 metros.
Qué hay por debajo del marcador
Por debajo del marcador, el explorador muestra los seis tipos de quark, desde el quark arriba hasta el quark cima, un neutrino y un neutrino de alta energía. Ningún experimento ha medido el tamaño de ninguno de ellos, así que sus cifras no son mediciones. El explorador muestra también el alcance de la fuerza débil, que se estima a partir de la teoría.
En la parte más baja hay longitudes que proceden solo de la teoría. La longitud de Planck, de 1,6 × 10−35 metros, se calcula a partir de tres constantes físicas y no se mide como el tamaño de ningún objeto. Las supercuerdas, de una escala de unos 10−35 metros, pertenecen a la teoría de supercuerdas, una propuesta de teoría del todo. Estas teorías son las más especulativas y las menos comprobadas de los intentos de unificar las fuerzas de la naturaleza.
Fuentes
- Quarks. In University Physics Volume 3. OpenStax, 2016.
- GUTs: The Unification of Forces. In College Physics, 2nd edition. OpenStax, 2022.
- The Nobel Prize in Physics 1990: Press release. Royal Swedish Academy of Sciences, 1990.
- Limits on the effective quark radius from inclusive ep scattering at HERA. H. Abramowicz et al. (ZEUS Collaboration), Physics Letters B, 2016.
- Summary Tables: Baryons. Particle Data Group, 2025.
- Summary Tables: Quarks. Particle Data Group, 2025.
- The Standard Model. In University Physics Volume 3. OpenStax, 2016.
- SI prefixes. International Bureau of Weights and Measures.
- Proton rms charge radius. NIST CODATA, 2022.
- Bohr radius. NIST CODATA, 2022.
- Planck length. NIST CODATA, 2022.
- Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
- Moon Fact Sheet. NASA, 2024.