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Contenido principal

Conservación de la carga

La carga no se puede crear ni destruir. Creado por David SantoPietro.

Transcripción del video

en física hay una ley que ha superado la prueba del tiempo algunas cosas vienen y van hay nuevos descubrimientos que se descartan modifican y ajustan sin embargo esta ley jamás ha sido ni será modificada ni se ha realizado experimento que la haya contradicho esta es la ley de la conservación de la carga y nos referimos a la carga eléctrica que es de lo que hablaremos en este ejemplo imaginen que tenemos una caja y adentro vamos a poner algunas cargas por ejemplo aquí tenemos una partícula de más dos kilos y por acá tenemos otra partícula volando de menos tres kilos y de este otro lado tenemos otra carga de 5 kilos éstas se encuentran flotando en la caja y la ley de la conservación de la carga nos dice que si está cerrada en el sentido de que ninguna carga puede entrar o salir si ese es el caso la carga total dentro de esta región del espacio tiene que ser constante cuando la sumamos todas si pusiéramos esto como un enunciado matemático y a mí me gustan las matemáticas el enunciado matemático es la suma usamos sigma como una forma elegante de denotar la suma la suma de todas las cargas en una región en específico siempre y cuando aquí está el asterisco no hayan cargas que entren o salgan de esta región si esto se cumple entonces la suma de todas las cargas será constante aunque esto nos parezca complicado en realidad es bastante sencillo quiere decir que sumemos todas las cargas más 2 collins más 5 kilos menos 3 kilos nos va a dar un número que va a representar la carga total en esta región y que es 2 + 5 -siete menos 3 6-4 otros positivos y cada que abramos esta caja nos encontraremos cuatro colores positivos lo cual les puede parecer demasiado obvio pues si no entran ni salen cargas pues claro que esto va a permanecer constante porque tenemos solamente tres cargas pero esto no siempre se cumple ya que dos partículas podrían colisionar estas partículas no tienen porqué mantener sus identidades quizás podría terminar con ocho partículas aquí en algún momento del tiempo pero si sumo todas las cargas seguiré teniendo cuatro columnas y esto hace que esta ley no sea obvia o frívola esto es algo útil porque si imaginamos que estas partículas fueran protones que no lo son porque los protones tienen una carga diferente a la de dos culos pero para este ejemplo digamos que es un protón esta es otra partícula quizá un electrón colisione con el protón a gran velocidad y si tienen suficiente energía puede que no terminemos con un protón y un electrón quizá terminemos con gluones o quarks y con este protón podríamos terminar con partículas de hicks o lo que sea por lo que más adelante en el tiempo y aquí veremos por qué es importante esta ley y no es trivial si esto está completamente cerrado y lo único que ocurre adentro se debe a las partículas que ya están ahí cualquier partícula o partículas descendientes creadas por éstas por ejemplo más adelante en el tiempo puedo encontrarme con otra partícula que quizá no tenga la misma carga a lo mejor tiene un culo positivo y quizá por acá tengo una carga de menos 7 culos si esas fueran partículas elementales tendrían cargas mucho más pequeñas para comprender mejor esta idea nos conviene usar números grandes así que digamos que aquí hay otra partícula de cuatro colores y también tenemos otra partícula más ninguna de esas partículas las teníamos anteriormente esta partícula tiene una carga que de alguna manera terminamos con estas cuatro partículas quién sabe cómo se combinaron y reaccionaron las partículas originales cuál será la carga q de esta partícula podemos responder a esta pregunta sin problemas conocemos la carga de las otras partículas y sabemos que si sumamos todas las cargas tendremos como resultado la misma cantidad que tuvimos con anterioridad tendremos como resultado la misma cantidad que tuvimos con anterioridad pues la ley de la conservación de la carga nos dice que si no dejamos entrar y salir ninguna carga entonces la suma de las cargas debe mantenerse constante vamos a hacerlo vamos a sumar todas las cargas 1 positivo más 7 negativo más menos 4 más cuál sea la carga q que tenemos aquí de nuestra partícula misteriosa y todo está en q los sabemos que la suma de todo esto debe ser igual a la carga total que encontramos con anterioridad de más 4 kilos pues este número no cambia si antes teníamos una carga total de 4 colom es positivo entonces ahora debemos tener también cuatro colores positivo como carga total porque esto es lo que nos dice la ley de la conservación de la carga todo esto debe ser igual a más cuatro colores menos 7 menos 4 nos da menos 11 más 1 nos da menos 10 colores más la q nos da igual a 4 colores por lo que nuestra partícula misteriosa tiene una carga de 14 kilos para poder satisfacer esta ecuación pero en realidad no necesitamos una caja es decir en física no hacemos experimentos en cajas de cartón digamos que vamos a hacer un experimento y tenemos una partícula x que tiene cierta cantidad de carga que es de tres colores lo cual es una carga enorme para una partícula pero digamos que esta es la carga que tiene esta partícula va a decaer a veces las partículas se descomponen desaparecen convirtiéndose en otras partículas en este caso digamos que se descompone en la partícula y en la partícula zeta les damos nombres aleatorios y descubrimos que la partícula james tiene una carga de dos culos positivo y la partícula zeta tiene una carga de un color negativo es posible que esto ocurra pues no esto no es posible si ustedes se encuentran algo así entonces algo no está bien porque de este lado comenzamos con tres culpamos positivo y de acuerdo con la ley de la conservación de la carga debemos terminar de este lado con una carga de 3 es positivo pero dos culos positivos menos un culo nos da un culo en positivo por lo que se nos han perdido dos culos a donde se fueron pues tiene que haber una partícula misteriosa que no vimos ya sea porque funciona mal el detector y simplemente no detectó esta partícula que tiene otra cantidad de carga cuánta carga debería tener sabemos que la suma total nos debe dar 3 ya que esta fue la cantidad inicial y como la suma de estos dos nos da un color entonces los dos colores que nos faltan están aquí debemos tener una partícula perdida con una carga de 2 q lo más positivo quizá fue otra partícula y puede que sí y es por eso que la física es divertida ahora déjenme preguntarles esto vamos a quitar todas estas cargas y esto es algo que asusta a varias personas tenemos esto y digamos que no tenemos carga es una partícula no cargada con cero colores es posible terminar con partículas que tengan carga claro que es posible de hecho si tenemos un fotón este no tiene carga y es posible que este fotón se transforme en partículas cargadas como es posible esto no va en contra de la ley de la conservación de la carga pero debemos asegurarnos de que al sumar todas las cargas por ejemplo este tiene tres colones positivos y esta otra tiene tres q lo más negativos debemos asegurarnos que la suma de todas las cargas sea de 0 colom es igual que lo que tuvimos al inicio esto es extraño un fotón o un rayo de luz puede descomponerse en un electrón pero también tiene que descomponerse en un anti electrón ya que la suma de todas las cargas debe ser igual a cero y un anti electrón tiene la misma carga que un electrón pero con signo positivo en lugar de negativo es por eso que se le llama positrón al anti electrón tiene la misma carga pero positiva ustedes no necesitan conocer esto ni necesitan conocer mucho sobre la física de partículas ese es el punto aquí solo con conocer la conservación de la carga podemos hacer enunciados sobre la física de las partículas porque sabemos que la carga debe conservarse lo que es una herramienta poderosa para el análisis de estas reacciones en términos de lo que es posible y lo que no es posible