Partículas en la vida cotidiana.

Cuantas veces al cabo del día hablamos con alguien a través del teléfono móvil, o mandamos un mail, o simple y llanamente cambiamos de canal el televisor. Todo esto son acciones cotidianas que realizamos sin el menor de los problemas. Sin pararnos a pensar que se esconde en el interior de todos esos aparatos, que hacen lo que queremos como por arte de magia. Pero no es magia lo que esconden, sino ciencia. La ciencia de lo muy pequeño, la física cuántica.

El corazón de todo circuito electrónico que llevan en su interior la televisión, la radio, los reproductores de mp3 etc. es un pequeño fragmento de silicio al que se llama transistor. Gracias a este pequeño dispositivo hemos conseguido manejar a nuestro antojo los electrones, causando así una revolución en las telecomunicaciones y en la informática. Sin ese diminuto dispositivo, Internet tal y como la conocemos no sería posible. Las raíces de esta revolución tecnológica se pueden trazar hasta 1897 en el laboratorio Cavendish de la Universidad de Cambridge donde Joseph John Thomson descubrió dicha partícula fundamental.

La otra partícula fundamental que utilizamos en nuestro beneficio para poder comunicarnos a distancia es el fotón. Hay que recordar que según descubrió Louis-Victor de Broglie en el siglo XX toda partícula es una onda y toda onda es una partícula. Esto resulta algo confuso, pero lo que quiere decir, es que a lo que comúnmente solemos llamar partículas tiene propiedades tanto de onda como de partícula, el físico John Gribbin propuso denominarlas por el termino ondículas. Desde un punto de vista practico lo que podemos hacer es tratarlas como partículas o como ondas según nos convenga. La contrapartida ondulatoria del fotón son las ondas electromagnéticas, las cuales incluyen las ondas de radio, la luz infrarroja, la luz visible, la luz ultravioleta, los rayos X y los rayos gamma. Al conjunto de todas estas ondas se le conoce como espectro electromagnético. Son todas lo mismo, un campo electromagnético cuya intensidad varia con el tiempo, a esta variación es a lo que se denomina frecuencia. Dependiendo de si la frecuencia es alta o baja es cuando hablamos de rayos gamma o ondas de radio.

El utilizar estas partículas es algo que hacemos diariamente, piensen por ejemplo en la sencilla acción de cambiar de canal el televisor. Veamos que es lo que sucede en este sencillo caso. Estamos viendo en la televisión uno de nuestros programas favoritos, pero como de costumbre llega la publicidad y decidimos que es buen momento para hacer zapping. Cogemos nuestro mando a distancia y pulsamos sobre la tecla de un determinado canal, en ese preciso instante se genera una señal eléctrica, que en resumidas cuentas no es más que electrones moviéndose de un sitio a otro. Dicha señal alcanza un dispositivo electrónico que se encarga de generar una señal digital. Esta señal digital en esencia sigue siendo electrones moviéndose de un sitio a otro, pero tiene ciertas características especiales con la finalidad de representar de forma física un código digital. Por ejemplo, imaginemos que hemos pulsado la tecla del canal numero cinco, el código digital en binario para dicho canal seria 0101, lo cual se puede representar físicamente mediante una señal eléctrica cuyo voltaje varié con el tiempo, por ejemplo cero voltios, luego pasa a valer cinco voltios, después cero otra vez y por ultimo cambia a cinco voltios. Para ser exactos los valores binarios se suelen asignar a rangos de voltajes, es decir, por ejemplo si el voltaje de la señal está entre tres y cinco voltios, se interpreta como un 1 y entre dos y cero voltios se interpreta como un cero. Esto dota de cierta inmunidad frente al ruido y las interferencias a los circuitos digitales.

Ya tenemos una señal digital que representa el canal que hemos seleccionado, ahora solo falta transmitir esa información a nuestro aparato de televisión. Para ello se utilizan los fotones, que viajan a la mayor velocidad permitida en el Universo unos 300000 kilómetros por segundo. Para convertir la señal digital y eléctrica en una señal lumínica se usa un pequeño dispositivo de silicio que comúnmente se conocen como LED (Light-Emitting Diode) Diodo Emisor de Luz. Básicamente son dos fragmentos de silicio unidos. En uno de ellos abundan los electrones libres y el otro está falto de los mismos. Cuando al LED se le aplica una señal eléctrica lo que sucede es que los electrones de uno de los lados pasan al otro, pero lo hacen perdiendo energía, lo cual se traduce en la emisión de fotones. Los LEDs se pueden diseñar para que emitan cualquier color, rojo, verde, amarillo, incluso colores que no vemos, como el infrarrojo que es el usado en el caso del mando a distancia. Los fotones emitidos viajan hacia el televisor, el cual realiza la operación contraria al LED y vuelve a generar una señal eléctrica que contiene el código digital del numero de canal que hemos seleccionado, entonces el televisor sintoniza dicho canal y la imagen deseada aparece en la pantalla.

Por difícil que resulte creer, para poder cambiar de canal cómodamente desde el sillón de nuestro salón, primero, hemos tenido que descubrir y comprender algunas de las partículas fundamentales de las que esta formado el Universo.