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How big is Distancias menores a esta no han sido confirmadas?

100 attómetros!

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Distancias menores a esta no han sido confirmadas

Esta entrada es un marcador, no un objeto. Indica dónde terminan los tamaños medidos en el explorador: todo lo que aparece más pequeño que él es una partícula sin tamaño medido, o una longitud que proviene de la teoría y no de una medición. El marcador está en 100 attómetros, o 10−16 metros, aproximadamente la diecisieteava 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 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 encima del marcador están los objetos más pequeños del explorador cuyo tamaño se ha medido: el neutrón y el protón. Un protón mide 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 que, más abajo, no se han medido. No significa que las distancias más cortas estén fuera de alcance. Hay experimentos que han buscado un tamaño en los quarks a distancias menores que la centésima parte de la longitud del marcador, y no lo han encontrado.

Comparaciones de tamaño

  • Un protón, de unos 1.7 femtómetros de diámetro, es unas 17 veces más ancho que los 100 attómetros del marcador.
  • La longitud del marcador es más de 100 veces el mayor tamaño que los experimentos permiten para un quark, de unos 8.6 × 10−19 metros de diámetro.
  • Alrededor de un millón de longitudes de 100 attómetros, puestas una tras otra, abarcarían un átomo de hidrógeno, que mide unos 0.1 nanómetros (una décima de milmillonésima de metro) de diámetro.
  • Si 100 attómetros se ampliaran hasta 1 milímetro, un protón mediría unos 17 milímetros de diámetro, y un cabello humano tendría aproximadamente 1 millón de kilómetros de ancho, unas 2.6 veces la distancia de la Tierra a la Luna.

Cómo se estudian las distancias cortas

Para estudiar distancias muy cortas, se lanzan partículas rápidas contra un blanco y se observa cómo se dispersan. Una partícula en movimiento, como un electrón, también se comporta como una onda, y cuanta más energía tiene, más corta 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, un equipo del SLAC y del MIT, en Estados Unidos, lanzó contra protones electrones con energías de hasta unos 20 GeV (un GeV equivale a mil millones de electronvoltios). Con esa energía, la longitud de onda de un electrón es de unos 6 × 10−17 metros, un poco más corta que la cifra del marcador y mucho menor que un protón. Los electrones revelaron pequeños granos duros dentro de los protones, y hoy se sabe que esos granos son quarks.

Experimentos posteriores miraron mucho más de cerca. En el acelerador HERA, el experimento ZEUS hizo chocar electrones con protones y no encontró ninguna señal de que los quarks tengan tamaño. En 2016 informó que el radio de un quark debe ser menor que 4.3 × 10−19 metros.

Lo que hay debajo del marcador

Debajo del marcador, el explorador muestra los seis tipos de quark, del quark arriba al 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 también muestra el alcance de la fuerza débil, que se estima a partir de la teoría.

En la parte más baja están las longitudes que provienen solo de la teoría. La longitud de Planck, 1.6 × 10−35 metros, se calcula a partir de tres constantes físicas, en lugar de medirse como el tamaño de algo. Las supercuerdas, a una escala de unos 10−35 metros, pertenecen a la teoría de supercuerdas, una propuesta de teoría del todo. Entre los intentos de unificar las fuerzas de la naturaleza, las teorías de este tipo son las más especulativas y las menos comprobadas.

Fuentes

La Escala del Universo > Distancias menores a esta no han sido confirmadas
Alcance de la fuerza débil
La fuerza débil es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza, y es la más débil de las dos fuerzas nucleares. A medida que aumentan las distancias, su fuerza disminuye. A tan sólo 10 nanómetros, la fuerza débil es tan débil que es inmedible.
Neutrino de alta energía
Los neutrinos de mayor energía son más grandes. Para más sobre neutrinos, ve a neutrino, que muestra el tamaño promedio. ¡Son unas increíbles 15.000 veces más pequeño!
Quark arriba
Hay seis sabores de quarks. Son arriba, abajo, extraño, encanto, cima y fondo. Cuanto más pequeño sea un quark, más masa tiene. Como resultado, los quarks arriba y abajo son en realidad los más ligeros de los quarks. Este quark abajo tiene una carga de +2/3.
Protón
Los protones se encuentran en el núcleo de los átomos. Son miles de veces más pequeños que el mismo átomo. Tienen dos quarks arriba y un quark abajo. Por lo tanto, la carga del protón es +2/3+2/3-1/3 = +1.
Neutrón
Los neutrones se encuentran en el núcleo de los átomos. Son miles de veces más pequeños que el mismo átomo. Tienen dos quarks abajo y un quark arriba. Por lo tanto, la carga del neutrón es -1/3-1/3+2/3 = 0.
Núcleo de helio
El núcleo de helio es miles de veces más pequeño que el átomo, como una canica en un campo de futbol. La única razón por la que la materia parece sólida es porque los átomos se repelen. Si lo átomos no se repelieran, ¡todo se atravesaría entre sí!

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