Área Curricular: Ciencia, Tecnología y Ambiente
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Los proyectos de investigación: formulación del problema y los objetivos CAPACIDAD DE ÁREA
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APRENDIZAJES ESPERADOS Describe el procedimiento para diseñar el problema y los objetivos de una investigación científica. Formula propuestas de problemas y objetivos para una investigación.
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INDICADORES Describe las condiciones para la formulación de un problema de investigación y sus objetivos, en cuadros y secuencias descriptivas.
de rocas, suelo y otros objetos circundantes. El polvo y desechos resultantes flotaron en la atmósfera y bloquearon la luz solar durante meses o quizás años. A falta de luz solar abundante, muchas de las plantas no pudieron crecer, y el registro fósil confirma que, de hecho, muchos tipos de plantas se extinguieron en esa época. De tal suerte, por supuesto que muchos animales herbívoros perecieron y, a su vez, los carnívoros sufrieron hambre. La carencia de fuentes de alimento evidentemente afectaba a los grandes animales, que necesitaban grandes volúmenes de comida, más rápida y notablemente que a los animales más pequeños. Así pues, los enormes dinosaurios, de los cuales el más grande habría pesado hasta 30 toneladas, desaparecieron a falta de alimento.
Formula problemas y objetivos usando la relación de causalidad entre diferentes temas de actualidad.
LECTURA LA DESAPARICIÓN DE LOS DINOSAURIOS Los dinosaurios predominaron en La Tierra durante millones de años y luego desaparecieron repentinamente. A fin de resolver este misterio, los paleontólogos estudiaron fósiles y esqueletos encontrados en las rocas de diversas capas de la corteza terrestre. Sus descubrimientos les permitieron identificar especies que existieron en el planeta durante períodos geológicos específicos. Además, revelaron la ausencia de esqueletos de dinosaurios en las rocas formadas inmediatamente después del periodo Cretácico, que data de hace 65 millones de años. Por lo tanto, se supone que los dinosaurios se extinguieron hace 65 millones de años. Entre las muchas hipótesis planteadas para explicar su desaparición, se cuentan alteraciones de la cadena alimenticia y un cambio brusco del clima resultante de erupciones volcánicas violentas. Sin embargo, no se tenían datos convincentes a favor de ninguna hipótesis sino hasta 1977. Fue entonces cuando un grupo de paleontólogos que trabajaba en Italia obtuvo algunos datos desconcertantes en un sitio cercano a Gubbio.
El análisis químico de una capa de arcilla depositada por arriba de sedimentos formados durante el periodo Cretácico (una capa que registra lo ocurrido después de ese periodo) mostró un contenido sorprendentemente alto del elemento iridio, poco común en la corteza terrestre y comparativamente abundante en asteroides. A fin de explicar la cantidad de iridio encontrada, los científicos plantearon que un gran asteroide, de varios kilómetros de diámetro, impactó la Tierra en la época de la desaparición de los dinosaurios. Dicho impacto debe haber sido tan fuerte que literalmente vaporizó una gran cantidad
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ACTIVIDAD: Luego de haber leído el texto anterior sobre los dinosaurios y su extinción, subraya todas las palabras que creas tengan que ver con el tema de la sesión (la investigación científica).
PLANIFICACIÓN DEL PROCESO DE INVESTIGACIÓN La investigación científica es la búsqueda de conocimientos o de soluciones a problemas de carácter científico y cultural. Es la búsqueda intencionada de conocimientos o soluciones a problemas. Una investigación se caracteriza por ser un proceso: Sistemático: a partir de la formulación de una hipótesis u objetivo de trabajo, se recogen datos según un plan preestablecido que, una vez analizados e interpretados, modificarán o añadirán nuevos conocimientos a los ya existentes, iniciándose entonces un nuevo ciclo de investigación. La sistemática empleada en una investigación es la del método científico. Organizado: todos los miembros de un equipo de investigación deben conocer lo que deben hacer durante todo el estudio, aplicando las mismas definiciones y criterios a todos los participantes y actuando de forma idéntica ante cualquier duda. Para conseguirlo, es imprescindible escribir un protocolo de investigación donde se especifiquen todos los detalles relacionados con el estudio. Objetivo: las conclusiones obtenidas del estudio no se basan en impresiones subjetivas, sino en hechos que se han observado y medido, y que en su interpretación se evita cualquier prejuicio que los responsables del estudio pudieran tener.
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En la planificación debemos responder a las siguientes interrogantes: 1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 1.1. ¿Qué es un problema de investigación? Se puede definir el problema como: "una dificultad cuya solución requiere de una investigación conceptual o empírica". Pero también, un problema científico no surge de la nada, sino de un contexto formado por datos, hechos, teorías, presupuestos, etc. que tienen sentido y vigencia en un contexto social e histórico específico. El problema es el punto de partida de la investigación. Surge cuando el investigador encuentra una laguna teórica, dentro de un conjunto de datos conocidos, o un hecho no abarcado por una teoría, un tropiezo o un acontecimiento que no encaja dentro de las expectativas en su campo de estudio. Podemos partir de una necesidad, en la cual aparecen dificultades sin resolver. La dificultad puede ser teórica o práctica, según se sitúe en el campo de la especulación o en el de la ejecución. Es un principio que los problemas surjan de una observación más o menos estructurada. Las preguntas que podemos hacer pueden tomar diferentes formas, según el objetivo de nuestro trabajo. La novedad para un problema tiene cierta relatividad con respecto al grupo de personas a quien se comunica, el tipo de conocimiento que acerca de él se tenía, anteriormente, o bien a la comprobación del carácter empírico del mismo conocimiento. Es decir, el problema exige desarrollar un proceso de indagación para poder responder al cuestionamiento que plantea. Por eso, el problema se formula, de preferencia, en forma interrogativa y se presenta bien delimitado. 1.2. ¿Cómo formulamos el problema? Formular un problema es caracterizarlo, definirlo, enmarcarlo teóricamente, sugerir propuestas de solución para ser demostradas, establecer unas fuentes de información y unos métodos para recoger y procesar dicha información. La caracterización o definición del problema nos conduce otorgarle un título, en el cual de la manera más clara y denotativa indiquemos los elementos que le son esenciales. Se debe por lo tanto, sintetizar la cuestión proyectada para investigar, generalmente a través de un enunciado interrogativo. En primer lugar, deberá revisarse si el
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¿Cuáles son las causas del alto índice de muerte materna en el país? ¿Cuáles son los mecanismos de aprendizaje de las personas mayores de 16 años? ¿Cuál es la relación entre la masificación del uso del Internet y las comunicaciones orales entre adolescentes? ¿De qué forma se relacionan el número de analfabetos y la economía de las familias en la provincia de Sánchez Carrión? ¿Qué relación existe entre el ejercicio físico y la longevidad en las personas?
2. LOS OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
2.1. ¿A qué denominamos objetivos de la investigación? "Los objetivos de la investigación son los logros previstos y precisos que el investigador se propone alcanzar al finalizar su estudio". En este sentido los objetivos responden al para qué de la investigación, que vamos a realizar. Los objetivos de la investigación se refieren a los aspectos (o partes que conforman el problema planteado) que se desean estudiar o a los resultados intermedios que se esperan obtener para dar respuesta cabal al problema". 2.2. ¿Cómo se formulan los objetivos de la investigación? Tengamos en cuenta algunos criterios para formular objetivos: - Dirigidos a los elementos básicos del problema - Medibles y observables - Claros y precisos - Expresados con verbos en infinitivo
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CEP Nuestra Señora del Perpetuo Socorro 2.3. ¿Qué clases de objetivos podemos distinguir? Podemos considerar tres clases de objetivos según se refieren a: - El avance en el conocimiento de un hecho - La descripción de las características de los hechos - El descubrimiento de relaciones causales entre los hechos 2.4. ¿Por qué son importantes los objetivos? Porque nos van a indicar hasta qué punto llegará nuestra investigación, cuál será su límite o en qué estadio de la investigación nos situamos. Es decir, los objetivos determinan los niveles de investigación. En la tarea de investigación encontramos estadios o niveles de investigación:
2. Enuncia 3 características sobre los objetivos de la investigación. 3. Formula 3 ejemplos de problemas de investigación que se relacionen con temas de actualidad, indicando a qué nivel de investigación corresponden. 4. Formula 2 objetivos para cada problema anterior.
La investigación científica: el marco teórico, hipótesis y variables CAPACIDAD DE ÁREA
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Relacionando los objetivos con el nivel de investigación tenemos: Nivel de Objetivos investigación El avance en el conocimiento de un Exploratorio hecho La descripción de las Descriptivo características de los hechos El descubrimiento de relaciones Experimental causales entre los hechos La determinación del nivel facilitará las tareas del diseño de la investigación Ejemplo Problema de investigación: ¿Cuál es la relación entre la masificación del uso del Internet y las comunicaciones orales entre adolescentes en el distrito de Trujillo en el primer semestre de 2009? Objetivos: - Contribuir al conocimiento de la relación entre el uso de Internet y la transformación del lenguaje oral de los adolescentes. - Determinar de qué manera influye el uso del Internet en la aparición de jergas entre los adolescentes. - Conocer cómo se manifiestan las transformaciones del idioma entre los adolescentes de Trujillo.
ACTIVIDAD 1. Define problema de investigación.
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APRENDIZAJES ESPERADOS
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Describe las características del marco teórico en relación con la hipótesis. Formula hipótesis de modo condicional o afirmativo Identifica variables dependientes e independientes.
Caracteriza las condiciones del marco teórico en un organizador visual, en textos o proposiciones. Identifica las variables dependiente e independiente subrayándolas. Formula hipótesis de modo condicional o afirmativo a partir de textos o casos planteados.
3. DELIMITACIÓN DEL MARCO TEÓRICO Toda investigación se desarrolla dentro de un marco de conceptos filosóficos y científicos sobre el problema y el objeto central de su estudio, que orienta todas las etapas del proceso. Las teorías orientan la investigación, y sus resultados son analizados a la luz de ellas; se incorporan al conocimiento científico como evidencias que debilitan o potencian la validez de determinadas formalizaciones teóricas. Esta fase del proceso de investigación es de suma importancia por lo que es necesario hacer una clara y precisa presentación del sustento científico. Lo fundamental es: -
Delimitar significados con definiciones conceptuales y operacionales. Plantear las generalizaciones sobre las relaciones entre los diversos aspectos del objeto de nuestro estudio. Vincular congruente y sistemáticamente cada uno de los conceptos de su análisis.
Para lograr esto, se requiere de una seria y cuidadosa revisión de la literatura especializada. La elaboración del marco teórico también implica el análisis crítico de los antecedentes del problema, la exposición de los supuestos de la investigación, la reflexión acerca de las teorías relacionadas y elaboración, sobre esta base, de un fundamento teórico coherente para el problema, a partir del cual se pueden interpretar los resultados de estudio. El marco teórico constituye el principal referente, aparte de los datos empíricos disponibles, para la formulación y fundamentación de las hipótesis o de las otras formas que adoptan las soluciones de los problemas. Los elementos principales de que consta el marco teórico son: 3.1. Antecedentes del problema. Se refiere a las investigaciones más importantes que se han realizado sobre el tema. Este análisis asegura que la investigación por realizar, responde realmente a un vacío de conocimiento en el sistema teórico de la ciencia. Un requisito imprescindible para esta tarea la constituye una exhaustiva revisión de la
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CEP Nuestra Señora del Perpetuo Socorro bibliografía. 3.2. Supuestos de la investigación. Constituyen el fundamento teórico que se asume como dado, y por tanto no es objeto de cuestionamiento por el investigador, sino, más bien, deriva del mismo. En las ciencias formales los supuestos adoptan la forma de axiomas, verdades evidentes que no necesitan de contrastación. En las ciencias fácticas, en cambio, los supuestos se refieren necesariamente a aspectos de la realidad objetiva por lo que carecen de carácter axiomático, y requieren por tanto, de comprobación empírica. 3.3. Definición de términos básicos. Toda investigación debe incluir un glosario de los conceptos principales, en los que se definan claramente el sentido en que se utilizan, lo cual resulta necesario por el hecho de que incluso en una misma disciplina, el mismo vocablo puede ser utilizado en diferentes acepciones, de acuerdo al marco teórico que se utilice.
Intervinientes: llamada condicionan a la dependiente 5.2. Ejemplo Problema:
¿Cuál es la relación entre la masificación del uso del Internet y las comunicaciones orales entre adolescentes? Hipótesis Si el uso del internet se masifica en mayor grado, las comunicaciones orales entre los adolescentes disminuirán. Si el uso del internet se masifica en mayor grado, entonces, las comunicaciones orales entre los adolescentes aumentarán. Variables: - Uso del internet - Comunicaciones orales entre adolescentes
4. LAS HIPÓTESIS EN LA INVESTIGACIÓN Una hipótesis es "una proposición que expresa una conjetura acerca de cuál es la solución de un problema científico dado". La hipótesis o respuesta anticipada propuesta por el investigador, será sometida a comprobación con los datos que recoja y analice, ya sea de manera directa o indirecta; de allí que la hipótesis posee un carácter provisional. Por lo tanto, una hipótesis es también una formulación que se apoya en un sistema de conocimientos organizados y sistematizados y que se establece una relación entre dos o más variables para explicar y predecir, en la medida de lo posible, aquellos fenómenos de una parcela determinada de la realidad, en caso de comprobarse la relación establecida. 4.1. ¿Cómo se formulan las hipótesis? - Deben ser precisas, contener términos que puedan ser definidos y comprobables. - Deben redactarse como enunciado afirmativo o de modo condicional (Si. . . entonces. . .) - Deben establecer la relación existente entre las variables. - En ellas se puede aseverar (afirmar) una posible solución al problema; y - Pueden expresar una generalización. 5. LOS VARIABLES DE INVESTIGACIÓN Las variables son aquellas dimensiones o aspectos del fenómeno en cuestión susceptible de ser indagadas a través de los métodos de investigación pertinentes. Así una variable "constituye cualquier característica, cualidad o propiedad de un fenómeno o hecho que tiende a variar y que es susceptible de ser medido y evaluado". 5.1. ¿Cómo se clasifican las variables? Por su naturaleza Cualitativas: no son medibles numéricamente. Ejm: el sexo. Cuantitativas: medibles numéricamente. Ejm: peso, estatura, ingresos económicos. Por su importancia respecto al problema Independiente: se denomina causal o experimental porque condiciona, determina a la variable dependiente. Dependiente: es la que es afectada en los resultados.
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interferente,
ACTIVIDADES 1. Elabora un organizador visual teniendo en cuenta los aspectos y condiciones necesarias que requiere el marco teórico de una investigación científica. 2. Formula cinco problemas de investigación e identifica las variables en cada caso. 3. En relación a las variables del caso anterior, clasificarlas por su naturaleza e importancia respecto al problema. 4. Define el término hipótesis. 5. Formula hipótesis en forma afirmativa y condicional para cada uno de los problemas planteados en la actividad 2.
El diseño de la investigación
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Unidad Sesión
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APRENDIZAJES ESPERADOS Formula propuestas de problemas, objetivos, hipótesis, variables y marco teórico.
INDICADORES
Formula propuestas de problemas, objetivos, hipótesis, variables y marco teórico a partir de una realidad problemática dada.
6. El diseño de la investigación El diseño de la investigación constituye la elaboración del plan metodológico de estudio; es decir, la determinación y organización de las estrategias y procedimientos que permitirán la obtención de datos, su procesamiento, análisis e interpretación, con el objetivo de dar respuesta a los problemas planteados. Cuando los elementos básicos del proceso de investigación han sido definidos, es necesario buscar y
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CEP Nuestra Señora del Perpetuo Socorro elaborar una estrategia para encontrar la o las respuestas apropiadas a las preguntas de investigación elaboradas, es decir proponer el diseño de investigación del estudio, el cual se traduce en un plan de investigación. Este diseño responde a la pregunta ¿cómo investigar el problema planteado? Por esta razón, el diseño será diferente según el problema a investigar, los objetivos propuestos y el nivel de la investigación que se ha determinado. Y está constituido por los métodos, técnicas, procedimientos e instrumentos que se emplearán en la investigación. En la investigación científica se distinguen entre diseños experimentales y no experimentales. El diseño experimental es aquel que se centra en la verificación de hipótesis, a través de la manipulación deliberada de variables, por parte del investigador, es una situación controlada de sus elementos principales. Los diseños no experimentales se basan en la obtención de información, tal como se manifiestan las variables en la realidad, sin la influencia del investigador en su comportamiento. 6.1. ¿Por qué es importante? Un diseño de investigación representa para un investigador lo que un plano para un arquitecto. Si el diseño no ha sido suficientemente elaborado, el resultado del estudio no merecerá ser considerado con seriedad. En cambio, un diseño cuidadoso proporciona una orientación precisa y adecuada para seguir los diferentes pasos de la investigación proyectada hasta su culminación. Cualquiera que sea el tipo de diseño, éste debe asegurar la validez de los resultados que se esperan. 6.2. ¿Cómo hacer el diseño? En el diseño se precisan los siguientes aspectos Definición de población y muestra de estudio Selección de las técnicas e instrumentos Elaboración de los instrumentos Organización y diseño de: La recolección de información Procesamiento de datos Análisis y procesamiento de datos. El proceso a seguir dependerá de los objetivos y nivel de la investigación. Te presentamos una propuesta de esquema del proyecto de investigación. TÍTULO DEL PROYECTO I. DATOS INFORMATIVOS Investigadores: nombre completo, edad, grado de estudios Institución: nombre, dirección, teléfono, e-mail de contacto Profesor asesor: nombre completo II. PROBLEMA Formulación del problema III. RESUMEN DEL PROYECTO Justificación del proyecto Limitaciones IV. OBJETIVOS General: Específicos: V. MARCO DE REFERENCIA Fundamento teórico Elaboración de hipótesis (si fuera necesario) Identificación de variables (si fuera necesario) VI. METODOLOGÍA Actividades Procedimiento
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VII. BENEFICIARIOS Directos Indirectos VIII. PRESUPUESTO Costo total del proyecto: materiales, reactivos, equipos de laboratorio, y audiovisuales, sillas, toldos, impresiones, etc. Cantidad y costos. Financiamiento del proyecto: recursos propios, recursos adquiridos IX. CRONOGRAMA Actividades mensuales X. BIBLIOGRÁFIA
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EL NÚCLEO ATÓMICO
CAPACIDAD DE ÁREA
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APRENDIZAJES ESPERADOS Identifica características relacionadas con Z, A y los tipos de núclidos: isótopos, isóbaros e isótonos. Identifica conceptos términos relacionados con las partículas subatómicas.
INDICADORES Identifica características relacionadas con Z, A y los tipos de núclidos: isótopos, isóbaros e isótonos, en textos, proposiciones y ejemplos de núclidos. Identifica conceptos términos relacionados con las partículas subatómicas, en textos, proposiciones y gráficas.
EL NÚCLEO ATÓMICO El núcleo atómico es la parte central de un átomo, tiene carga positiva, y concentra más del 99.99% de la masa total del átomo. Está formado por protones y neutrones (denominados nucleones) que se mantienen unidos por medio de la interacción nuclear fuerte, la cual permite que el núcleo sea estable, a pesar de que los protones se repelen entre sí (como los polos iguales de dos imanes). La cantidad de protones en el núcleo determina el elemento químico al que pertenece. Los núcleos atómicos con el mismo número de protones, pero distinto número de neutrones, se denominan isótopos; por esta razón, átomos de un mismo elemento pueden tener masas diferentes.
La existencia del núcleo atómico fue deducida del experimento de Rutherford, donde se bombardeó una lámina fina de oro con partículas alfa, que son núcleos atómicos de helio emitidos por rocas radiactivas. La mayoría de esas partículas traspasaban la lámina, pero algunas
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Isóbaros: núcleos con distinto número de
rebotaban, lo cual demostró la existencia de un minúsculo núcleo atómico.
protones y distinto número de neutrones, pero igual número másico. Especies isoelectrónicas: son aquellas que tienen la misma cantidad de átomos. Iones: son átomos que han adquirido carga eléctrica al haber ganado una cantidad de electrones (anión) o haberlos perdido (catión).
1.3 Las fuerzas nucleares
1.
PROPIEDADES DEL NÚCLEO 1.1 Forma y tamaño del núcleo. Los núcleos atómicos son mucho más pequeños que el tamaño típico de un átomo (entre 10 mil y 100 mil veces más pequeños). Además contienen más del 99% de la masa con lo cual la densidad másica del núcleo es muy elevada. Los núcleos atómicos tienen algún tipo de estructura interna, por ejemplo los neutrones y protones parecen estar orbitando unos alrededor de los otros. Sin embargo, los experimentos revelan que el núcleo se parece mucho a una esfera o elipsoide compacto de 10 15 m (= 1 fm, el femtómetro, también llamado fermi, es la unidad de longitud que equivale a una milbillónesima parte del metro). Naturalmente el radio varía según el número de protones y neutrones, siendo los núcleos más pesados y con más partículas algo más grandes. 1.2 NÚMERO ATÓMICO. Igual que todos los átomos que tienen el mismo número atómico, pertenecen al mismo elemento químico, todos los núcleos que tienen igual número de protones e igual número de neutrones, pertenecen al mismo nucleido. Un núcleo está constituido por un número de neutrones y un número de protones cuya suma recibe el nombre de número másico y se representa por A.
A=N+Z
XA
Notación: Z A = número másico N = número de neutrones Z = número de protones
Los nucleídos se clasifican en: Isótopos: núcleos con igual número de protones, pero distinto número de neutrones, y por tanto distinto número másico. Isótonos: núcleos con igual número de neutrones, pero distinto número de protones, y por tanto distinto número másico.
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A. Las fuerzas nucleares son fuerzas atractivas de gran intensidad dado el tamaño de los núcleos y su enorme densidad, que predominan en el núcleo venciendo la repulsión electrostática entre los protones. B. Son de corto alcance, es decir, cada nucleón interacciona con los nucleones más próximos, si bien a distancias muy cortas, las fuerzas nucleares se hacen repulsivas lo que explica que los nucleones permanezcan a distancias medias constantes y que el volumen por nucleón sea constante. C. La fuerza de interacción entre dos nucleones es independiente de la carga, por lo que la fuerza entre dos nucleones, bien sean protónprotón, neutrón-neutrón o protón-neutrón, es aproximadamente la misma 2.
PARTÍCULAS SUBATÓMICAS
Una partícula subatómica es una partícula más pequeña que el átomo. Puede ser una partícula elemental o una compuesta, a su vez, por otras partículas subatómicas, como son los quarks, que componen los protones y neutrones. No obstante, existen otras partículas subatómicas, tanto compuestas como elementales, que no son parte del átomo, como es el caso de los neutrinos y bosones. La mayoría de las partículas elementales que se han descubierto y estudiado no pueden encontrarse en condiciones normales en la Tierra, generalmente porque son inestables (se descomponen en partículas ya conocidas), o bien, son difíciles de producir de todas maneras. Se han descubierto docenas de partículas subatómicas, y se teorizan cientos de otras más. Ejemplos de partículas teóricas son el gravitón y el bosón de Higgs.
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Los protones y neutrones por su parte están constituidos por quarks. Así un protón está formado por dos quarks up y un quark down. Los quarks se unen mediante partículas llamadas gluones. Existen seis tipos diferentes de quarks (up, down, bottom, top, extraño y encanto). Los protones se mantienen unidos a los malos neutrones que son inpucnes por el efecto de los piones, que son mesones compuestos formados por parejas de quark y antiquark (a su vez unidos por gluones). Existen también otras partículas elementales que son responsables de las fuerzas electromagnéticas (los fotones) y débil (los neutrinos y los bosones W y Z). Las propiedades más interesantes de las 3 partículas constituyentes de la materia existente en el universo son: 2.1. Protón Se encuentra en el núcleo. Su masa es de 1,6×10 27 kg. Tiene carga positiva igual en magnitud a la carga del electrón. El número atómico de un elemento indica el número de protones que tiene en el núcleo. Por ejemplo el núcleo del átomo de hidrógeno contiene un único protón, por lo que su número atómico (Z) es 1. 2.2. Electrón Se encuentra en la corteza. Su masa -31 aproximadamente es de 9,1×10 kg. Tiene carga -19 eléctrica negativa (-1.602×10 C). 2.3. Neutrón Se encuentra en el núcleo. Su masa es casi igual que la del protón. No posee carga eléctrica. El concepto de partícula elemental es hoy algo más oscuro debido a la existencia de cuasi partículas que si bien no pueden ser detectadas por un detector constituyen estados cuánticos cuya descripción fenomenológica es muy similar a la de una partícula real. Diagrama de clasificación de partículas
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