magnitud

momento cuadrupolar

Una medida de la deformación de la forma de un cuerpo, como el achatamiento debido a la rotación.
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Descripción

El momento cuadrupolar es una cantidad matemática que describe cuánto se desvía la distribución de masa o carga de un cuerpo de una esfera perfecta. Mientras que un momento monopolar representa la carga o masa total, y un momento dipolar representa la separación de cargas positivas y negativas, el momento cuadrupolar captura el siguiente nivel de detalle: la forma de la distribución, específicamente su elongación o achatamiento a lo largo de diferentes ejes. Para un objeto en rotación como una estrella o un planeta, la fuerza centrífuga provoca que se abulte en el ecuador, dándole un momento cuadrupolar no nulo.

Historia

El concepto se formalizó en el siglo XIX dentro del marco de la expansión multipolar en electrostática y gravitación, con contribuciones clave de figuras como George Green y James Clerk Maxwell.

Cómo funciona

Matemáticamente, el momento cuadrupolar es un tensor, lo que significa que tiene múltiples componentes que describen la forma en tres dimensiones. Para un caso simple como un esferoide oblato (una esfera achatada), un solo número basta para describir el grado de achatamiento. En física, el momento cuadrupolar es crucial porque determina la intensidad de la radiación gravitacional emitida por masas aceleradas, y también afecta cómo el campo gravitacional de un cuerpo influye en objetos cercanos. En física nuclear, el momento cuadrupolar de un núcleo revela si es esférico, oblato (como una calabaza) o prolato (como una pelota de rugby).

En la práctica

Los momentos cuadrupolares se utilizan en la astronomía de ondas gravitacionales para modelar las señales de fusiones de agujeros negros y estrellas de neutrones, y en física nuclear para inferir la forma de los núcleos atómicos a partir de datos espectroscópicos.

Dato curioso

El momento cuadrupolar de la Tierra es tan significativo que provoca que la órbita de la Luna se incline lentamente con el tiempo, un fenómeno conocido como precesión nodal lunar.

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