Impenetrabilidad

Para otros usos de este término, véase penetrabilidad.

En física, la impenetrabilidad es la resistencia que opone un cuerpo a que otro ocupe simultáneamente su lugar, ningún cuerpo puede ocupar al mismo tiempo el lugar de otro. Así mismo la impenetrabilidad es la resistencia que opone un cuerpo a ser traspasado. Se encuentra en la categoría de propiedad particular. Se denomina así a la propiedad que tienen los cuerpos de no poder ser ocupado su espacio, simultáneamente, por otro cuerpo conseguido, la impenetrabilidad se debe a la sustancia que llena su volumen, llamada masa.

Causas de la impenetrabilidad física

La materia ordinaria está constituida por átomos unidos entre sí por enlaces electrónicos. Puesto que los electrones que forman estos enlaces son fermiones obedecen al principio de exclusión de Pauli lo cual hace que cada electrón ocupe un espacio efectivo y los electrones no puedan "ocupar" el mismo espacio simultáneamente, eso confiere a la materia ordinaria las propiedades cartesianas de ser extensa e impenetrable.

Debe notarse que la impenetrabilidad se refiere a la capacidad de la materia ordinaria para no ser penetrada por fragmentos de materia ordinaria. Esto es importante ya que por ejemplo la materia ordinaria puede ser fácilmente traspasada por partículas de materia no-ordinaria como los neutrinos, que pueden atravesar grandes capas de materia sin interaccionar con ella.

Estrellas de neutrones y agujeros negros

En las enanas blancas muy masivas, con una masa por encima del llamado límite de Chandrasekhar, las presiones pueden ser tan formidables que los átomos son "comprimidos" a tal punto que la reacción nuclear de "absorción" de electrones por protones para dar neutrones:

$e^- + p^+ \to n^0$

usualmente desfavorecida a presiones ordinarias, sea hace cada vez más probable. Eso hace que la materia de esas estrellas deje de ser impenetrable por el mismo mecanismo que la materia ordinaria. El colapso hacia el estado de estrellas de neutrones tiene el efecto de aumentar el volumen disponible por fermión, y permitir colapsar una enana blanca en un objeto mucho más compacto, la estrella de neutrones.

La materia de las estrellas de neutrones también es "impenetrable", aunque no por el principio de exclusión de Pauli aplicado a los electrones, sino por la misma propiedad de exclusión que poseen los neutrones (que aún siendo eléctricamente neutros y careciendo de fuerzas de repulsión electromagnéticas) en conjunto forman otro tipo de materia impenetrable. Sin embargo, también la impenetrabilidad de las estrellas de neutrones puede perderse si la masa de la estrella colapsada tiene una masa superior a la masa crítica para formar un agujero negro. En ese caso la exclusión espacial entre neutrones podría no ser capaz de contener las presiones y se formaría un agujero negro. En principio los agujeros negros no contienen materia impenetrable en equilibrio mecánico.