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¿Cuántas partículas hay en el universo?
En realidad no hay una respuesta concreta a esta pregunta, porque de entrada
no sabemos cómo es de grande el universo. Sin embargo hagamos algunas
hipótesis.
Uno de los cálculos es que hay unas 100.000.000.000 (ó 1011, un 1 seguido de
11 ceros) de galaxias en el universo. Cada una de estas galaxias tiene por
término medio una masa 100.000.000.000 (ó 1011) mayor que la del Sol.
Quiere decirse que la cantidad total de materia en el universo es igual a
1011 1011 ó 1022 veces la masa del Sol. Dicho con otras palabras, en el
universo hay materia suficiente para hacer 10.000.000.000.000.000.000.000
(diez mil trillones) de soles como el nuestro.
La masa del Sol es de 2 1033 gramos. Esto significa que la cantidad total
de materia en el universo tiene una masa de 1022 2 1033 gramos. Lo cual
puede escribirse como
20.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.
Dicho con palabras, veinte nonillones.
Procedamos ahora desde el otro extremo. La masa del universo está
concentrada casi por entero en los nucleones que contiene. (Los nucleones
son las partículas que constituyen los componentes principales del núcleo
atómico.) Los nucleones son cosas diminutas y hacen falta 6 1023 de ellos
para juntar una masa de 1 gramo.
Pues bien, si 6 1023 nucleones hacen 1 gramo y si hay 2 1055 gramos en
el universo, entonces el número total de nucleones en el universo es 6
1023 2 1055 ó 12 1078, que de manera más convencional se escribiría
1,2 1079.
Los astrónomos opinan que el 90 por 100 de los átomos del universo son
hidrógeno, el 9 por 100 helio y el 1 por 100 elementos más complicados. Una
muestra típica de 100 átomos consistiría entonces en 90 átomos de hidrógeno,
9 átomos de helio y 1 átomo de oxígeno (por ejemplo). Los núcleos de los
átomos de hidrógeno contendrían 1 nucleón cada uno: 1 protón. Los núcleos de
los átomos de helio contendrían 4 nucleones cada uno: 2 protones y 2
neutrones. El núcleo del átomo de oxígeno contendría 16 nucleones: 8
protones y 8 neutrones.
Los cien átomos juntos contendrían, por tanto, 142 nucleones: 116 protones y
26 neutrones
Existe una diferencia entre estos dos tipos de nucleones. El neutrón no
tiene carga eléctrica y no es preciso considerar ninguna partícula que lo
acompañe. Pero el protón tiene una carga eléctrica positiva y como el
universo es, según se cree, eléctricamente neutro en su conjunto, tiene que
existir un electrón (con una carga eléctrica negativa) por cada protón.
Así pues, por cada 142 nucleones hay 116 electrones (para compensar los 116
protones). Para mantener la proporción, los 1,2 1079 nucleones del
universo tienen que ir acompañados de 1 x 1079 electrones. Sumando los
nucleones y electrones, tenemos un número total de 2,2 x 1079 partículas de
materia en el universo. Lo cual se puede escribir como
22.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.-
000.000.000.000.000.000.000.000 (ó 22 tredecillones).
Si el universo es mitad materia y mitad antimateria, entonces la mitad de
esas partículas son antinucleones y antielectrones. Pero esto no afectaría
al número total.
De las demás partículas, las únicas que existen en cantidades importantes en
el universo son los fotones, los neutrinos y posiblemente los gravitones.
Pero como son partículas sin masa no las contaré. Veintidós tredecíllones es
después de todo suficiente y constituye un universo apreciable. |
