jueves, 24 de agosto del 2017 Fecha
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Sobre el Modelo Estándar de la Física.
¡El átomo!


La mayoría de los núcleos atómicos contienen más neutrones que protones. Los protones se encuentran tan juntos en el interior de un núcleo tan pequeño que se deberían repeler entre sí muy fuertemente debido a que tienen cargas eléctricas del mismo signo. Sin embargo, hay una fuerza que los mantiene unidos estrechamente y que es mucho más intensa que la fuerza electromagnética: la fuerza nuclear fuerte (interacción fuerte).

La interacción fuerte actúa solamente entre las partículas que llamamos hadrones, a las que proporciona una estructura interna complicada.

Hasta aproximadamente 1.972 sólo se conocían las reglas de simetría de la interacción fuerte y no fuimos capaces de formular las leyes de dicha interacción con precisión. El alcance de esta interacción no se extiende más allá del radio del núcleo atómico ligero. Es la más potente de las fuerzas fundamentales de la naturaleza y la responsable de mantener unidos los núcleos a los átomos para que estos, a su vez, formen células que unidas formaran la materia.

Más adelante daremos una explicación más detallada de esta importante interacción pero es preciso aclarar que de todas las fuerzas de la naturaleza, es la única cuya potencia aumenta con la distancia.

El núcleo, formado por los protones y neutrones que están formados a su vez por los quarks confinados en su interior, son estables gracias a que dichos quarks están sujetos por las partículas mediadoras de la fuerza fuerte, los gluones, que como si de un pegamento se tratara (el nombre del gluón viene de glue - pegamento en inglés -), los mantiene unidos, no deja que se separen. Un ejemplo de como actúa la fuerza podría ser la de un muelle de acero: si lo estiramos su resistencia aumenta; cuanto más se separan sus anillas espirales mayor es la fuerza que desarrolla.

Todas las fuerzas tienen su partícula mediadora o mensajero; la luz es un fenómeno electromagnético y está cuantizada en fotones (quiere decir que el fotón es el cuanto o paquete de energía que la transporta). Los fotones se comportan generalmente como los "mensajeros" de todas las interacciones electromagnéticas. Hacen la misma función que el gluón en la fuerza fuerte.

El Modelo Estándar describe todas las familias de partículas que conforman la materia, y a tres de las cuatro fuerzas o interacciones fundamentales, dejando fuera del modelo a la fuerza gravitacional que está descrita por la relatividad general de Einstein y no es admitida por este modelo.

Familias de partículas


Nombre Símbolo Masa (MeV) Carga Nc

Espín ½. Quarks

I arriba u 5* 2/3 3
abajo d 10* -1/3 3
II encanto c 1.600* 2/3 3
extraño s 180* -1/3 3
III cima t 180.000* 2/3 3
fondo b 4.500* -1/3 3

Espín ½. Leptones

I electrón e 0,510999 - 1
e-neutrino Ve ≈ 0 0 1
II muón μ 105,6584 - 1
m-neutrino Vm ≈ 0 0 1
III tau τ 1.771 - 1
t-neutrino Vt ≈ 0 0 1

Espín 1. Fotones gauge

- fotón γ 0 0 1
- bosón vect. I. débil Z0 91.188 0 1
- bosón vect. I. débil W+ 80.280 + 1
- bosón vect. I. débil W- 80.280 - 1
- gluón As 0* 0 8
 
Espín 0 Higgs H0 > 60.000 0 1
Espín 2 gravitón g 0 0 1

  Nota:
     - Nc es el número de componentes de color que tiene la partícula. Nc = 1 son incoloras.
     - Las masas con * son masas efectivas.

Nombre Símbolo Masa (MeV) Carga Espín

Mesones (L=0,B=0)

pión positivo 139,570 + 0
pión negativo Π- 139,570 - 0
pión neutro Π0 134,976 0 0
kaón positivo K+ 493,68 + 0
kaón negativo K- 493,68 - 0
kaón neutro largo KL 497,7 0 0
kaón neutro corto KS 497,7 0 0
- eta η 547,5 0 0

Bariones (L=0,B=1)

- protón p 938,2723 + ½
- neutrón n 939,5656 0 ½
- lambda Λ 1.115,68 0 ½
- sigma+ Σ+ 1.189,4 + ½
- sigma cero Σ0 1.192,5 0 ½
- sigma- Σ- 1.197,4 - ½
- ksi cero Ξ0 1.314,0 0 ½
- ksi- Ξ- 1.321,3 - ½
- omega- Ω- 1.672,4 -

Para cada leptón y cada barión existe la correspondiente antipartícula, que tiene la misma masa pero la carga eléctrica y los números cuánticos B y L son opuestos. Los mesones neutros son su propia antipartícula y el Π+ es la antipartícula del Π0, como ocurre con K+ y K-.


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