¿Puede un objeto físico (por ejemplo, el agua) explicarse científicamente y desglosarse al nivel de los quarks, si no, cuál es el punto final?

Answer 1

Bueno, el agua es monóxido de dihidrógeno, que es una molécula formada por dos átomos de hidrógeno y un oxígeno.

El hidrógeno está hecho de un solo protón y un solo electrón. El oxígeno (generalmente) tiene 8 protones, 8 neutrones y 8 electrones (aunque, por ejemplo, el oxígeno “pesado” con un extra de 2 neutrones).

Los neutrones se hacen a partir de dos quarks Down y un quark Up. Los protones se componen de 2 quarks up y un quark down. Los electrones son fundamentales. No están hechos de quarks, y no se cree que estén hechos de nada (ni tampoco son quarks).

El agua es un mal ejemplo, porque sus propiedades físicas / químicas son bastante complejas, pero en última instancia (teóricamente) se puede construir en simulaciones usando reglas mecánicas cuánticas y sus propiedades se resolvieron (pero no es una forma eficiente de hacerlo, la mayoría de las simulaciones algo que este complejo comenzaría por lo menos con átomos, pero me imagino que es más probable que se trate de moléculas en este caso). El nivel de quark es particularmente difícil ya que QCD es complejo computacionalmente, y no es necesario como simplificación de protones y electrones, ya que las partículas mecánicas cuánticas son una buena aproximación.

¿Cuál es el punto sin embargo? Porque deseamos entenderlo. Incluso si no pudiéramos explicarlo todo, eso solo significaría que había sutilezas que aún no comprendíamos.

Answer 2

Soy un novato aquí, pero la respuesta corta es clara … SÍ.

Una molécula de agua está compuesta de tres átomos como todos sabemos; Un oxígeno, dos hidrógeno. Las estructuras atómicas de estos elementos son bien conocidas. Para simplificar, continuaré solo con hidrógeno, pero los principios se aplican por igual a todas las sustancias conocidas.

Un átomo de hidrógeno básico (excluyendo isótopos) tiene un núcleo que contiene un solo protón. Un electrón orbita en una nube alrededor del protón. Un electrón es una partícula fundamental compuesta de un solo leptón, que es similar a un quark. También es un fermión, definido por tener giros de medio entero.

El protón es una partícula elemental compuesta conocida como hadrón compuesta por tres quarks: dos quarks up y uno quark down. Además, se intercambian gluones entre los quarks, lo que crea una fuerza nuclear fuerte que impide su escape.

Los gluones son partículas virtuales y son lo mismo que los bosones gauge (los bosones se definen como que tienen giros enteros). Por lo tanto, el protón contiene ambas clases de partículas (fermiones y bosones). Aquí hay un átomo de hidrógeno.

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Los quarks, los leptones y la mayoría de las partículas compuestas, como los protones y los neutrones, son todos fermiones. Por lo que sabemos, los quarks no pueden descomponerse más. La comprensión actual es que un quark es una partícula puntual y no tiene extensión espacial. Una investigación reciente con el Gran Colisionador de Hadrones está buscando evidencia de si un quark puede estar hecho de partículas aún más pequeñas.

Los fotones, los gluones, los bosones W y Z son todos portadores de fuerza y ​​se los considera mejor como campos u ondas en lugar de partículas sólidas.

En conclusión, el agua está hecha de fermiones y bosones. Así es todo lo demás.

EDITAR: cualquier partícula formada por quarks es un hadrón. Estos incluyen bariones como protones y neutrones. El punto es que los fermiones son una categoría de partículas. Los bosones son otra categoría. La mayoría de los otros términos simplemente definen subcategorías de estos dos. Aún así, muchas otras partículas no mencionadas solo existen para fracciones de segundo después de colisiones de alta energía. No son relevantes para la pregunta planteada. BESO

Answer 3

Francamente, muchas aplicaciones de ingeniería nunca van más allá de la Física Newtoniana , ya que cubre casi todas las aplicaciones de ingeniería, incluso para la construcción de transbordadores espaciales .
Técnicamente, aplicamos el conocimiento de la física atómica, pero no es la belleza absoluta de la física de partículas.

Como no soy un físico cuántico, aquí voy a proporcionar datos, desde una perspectiva de ingeniería. Las moléculas se pueden descomponer en átomos. Los átomos pueden descomponerse en hadrones y leptones , es decir, quarks (núcleo + protones) y electrones. Aunque los electrones aún no se han dividido en algo más simple, los protones y los neutrones se pueden dividir en quarks. Al principio, vamos a resolverlo cuando un átomo se divide en componentes más pequeños.
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Los átomos se pueden dividir en componentes más pequeños?

Un núcleo dentro de un átomo, que contiene protones cargados positivamente, que está rodeado por electrones cargados negativamente. La fuerza que atrae protones y electrones es la fuerza electromagnética. En el sentido de la física newtoniana, aprendimos que los átomos no se pueden dividir en componentes más pequeños. Pero hay algunos trucos para disertar un átomo.

• Interferido por otra radiación electromagnética con menor longitud de onda
• El impacto de las partículas (golpear un átomo con partículas).
• Energía térmica (muy alta energía térmica)

Si quieres romper un átomo, lo primero que debes hacer es “eliminar los electrones que lo rodean”. Como se mencionó, uno de los métodos anteriores puede deshacerse de esos electrones. Cuando no hay electrones, solo quedan los nucleos y protones. Pero la fuerza que une el núcleo y los protones es mucho más fuerte que la electromagnética. Ciertamente, necesitarías energía extremadamente extremadamente masiva para sacar cosas de un núcleo.

¿Qué tal “descomposición de moléculas de agua”?

2H2 + O2> 2H2O

El agua se compone simplemente de dos dimoléculas, hidrógeno y oxígeno. Al parecer, podría deshacerse de esos electrones exponiendo otra radiación electromagnética con una longitud de onda más corta. O probablemente, golpear esas moléculas con un haz de partículas podría hacer el mismo resultado. En mi opinión, creo que la aplicación de energía térmica masiva puede hacer el truco, pero es más probable que promueva movimientos moleculares.

Así que la paradoja “¿se pueden descomponer las moléculas de agua en quarks?” Parece ser bastante poco realista, al menos en circunstancias normales bajo temperaturas y presiones no extremas. De acuerdo, digamos que podrías deshacerte de esos electrones de las moléculas de agua de alguna manera. Pero son solo leptones pero no quarks.

Umm, se necesitaría una fuente de energía muy alta para sacar cosas de un núcleo. La fuerza que contiene el núcleo y los protones es mucho más fuerte que la radiación electromagnética que une los electrones.

Espero que te dé otra perspectiva.

Answer 4

Parece que siempre será más fácil dividir las cosas en cosas “explicativas” más simples de lo que será predecirlas simplemente con los “componentes” más simples y básicos.

Hay una pregunta acerca de si estamos descubriendo más y más partículas elementales, o si todas son, en cierto sentido, artefactos de nuestros métodos de encuentro con el mundo. Tal vez estamos rompiendo lo que podríamos considerar mejor como una unidad cuando “liberamos” los componentes más elementales de, por ejemplo, el núcleo de un átomo de boro. Podría llegar a haber un número infinito de maneras en que podríamos hacer que un protón se separe.

Algunos (¿la mayoría?) Los físicos se inclinan por la idea de “cuerdas”, pequeñas cosas vibrantes que consideran por analogía como pequeños anillos vibrantes, o pueden tener pequeñas longitudes vibratorias de cosas que tienen extremos separados, y que las partículas subatómicas solo corresponden a diferentes Las formas en que estos pequeños anillos pueden sonar su música, es decir, diferentes formas en que pueden vibrar.

Para volver a poner las cosas en una perspectiva más clara, considere que los diversos genomas de humanos, cetáceos, etc., se descomponen en cuatro “letras” que pueden unirse en un gran número de combinaciones posibles. El simple hecho de descubrir cómo construir un virus simple y muerto es un trabajo enorme, creo que actualmente se realiza mediante algún tipo de ingeniería inversa.

Por lo tanto, para hacer realmente las explicaciones de principio a fin de la tarta de merengue de limón sería necesario averiguar cuáles podrían ser las partículas más simples (si las hay) y luego hacer probablemente toda una vida de cálculos para pintar la imagen completa de la tarta en Un breve intervalo durante su existencia. (En ese momento, por supuesto, se ha comido o echado a perder.)