fisica

Índice



1. Prefacio
2. Introducción histórica de los constituyentes de la materia
3. Partículas Elementales
4. Las Fuerzas Fundamentales
5. El Modelo Estándar
6. Cuestiones pendientes de la Física de Partículas
7. Bibliografia
8. Sobre el autor




Partículas Elementales



Podemos definir las partículas elementales como aquellas cuya estructura interna no podía ser descrita (en el estadoactual del conocimiento) como una simple combinación de otras partículas.

Al introducir el estado de conocimiento que se tiene del mundo subatómico en la definición de las partículas elementales, hemos de tener en cuenta que éstas, al variar lo que sabemos del mundo atómico, cambian. Podemos, de hecho, distinguir (muy arbitrariamente) cuatro etapas en la historia de las partículas elementales.

En laprimera de ellas, que terminó en 1932, seis partículas elementales fueron descubiertas, que son: el fotón, el electrón, el protón, el neutrón, el positrón y el neutrino (aunque el descubrimiento de éste último era sólo teóricamente).

La segunda etapa en la Física de las Partículas Elementales comenzó en 1935 cuando quedó claro que las partículas existentes no eran suficientes para explicar lanaturaleza de las fuerzas nucleares, en concreto cómo coexistían los protones en el núcleo si debido a la carga eléctrica positiva que poseían debían repelerse (lo cual se explica introduciendo una nueva fuerza, la fuerza nuclear fuerte) y fenómenos derivados de la desintegración de núcleos, es decir la radiactividad natural y artificial (para ello se introdujo otra nueva fuerza llamada fuerzanuclear débil). La idea cuántica de una fuerza es suponer que, igual que dos esquiadores que se lanzan pelotas de nieve uno a otro se repelen, si decimos que entre dos partículas existe una fuerza, significa que existe un intercambio de partículas. Este razonamiento une la física de las Partículas con las fuerzas, interacciones o campos elementales. Además, durante este periodo se descubrieron nuevaspartículas como son: los muones (1938) y los mesones (en 1947 los mesones cargados y en 1950 el mesón neutro).

La tercera fase comprende un vasto espacio de tiempo (1949-1964), a lo largo del cual extrañas partículas inestables fueron descubiertas, la existencia del neutrino electrónico y el neutrino muónico fueron confirmada experimentalmente. Muchas de estas partículas no existen en nuestromundo observable ya que son muy inestables y tienen una vida media muy corta transmutándose en otras partículas pasado un tiempo, por eso se han encontrado únicamente en colisiones realizadas artificialmente (por ejemplo bombardeando núcleos con haces de neutrones que se les ha comunicado una gran velocidad con un acelerador) o también explorando la radiación cósmica procedente del espacio exterior.Antes de comentar la cuarta etapa en la investigación de las partículas elementales, vamos a realizar una ordenación de las partículas existentes en aquellos momentos.

Las partículas elementales se subdividen comúnmente en cuatro tipos. A uno de ellos pertenece una sola partícula: el fotón. El segundo tipo le forman los leptones, el tercero los mesones, y finalmente, el cuarto tipo, los bariones.Los mesones y los bariones se unen usualmente en un tipo de partículas de interacción fuerte denominadas hadrones.

A continuación daremos una breve descripción de los tipos de partículas enumerados.
1. Los fotones (partículas o cuantos responsables del campo electromagnético), participan en las interacciones electromagnéticas, pero no poseen interacciones nuclerares fuertes ni débiles.
2. Losleptones recibieron su nombre de la palabra griega leptos, que significa ligeros. A estos pertenecen las partículas que no poseen interacción fuerte: los muones, los electrones, los neutrinos electrónicos, y las correspondientes antipartículas para cada una de estas partículas. Todos los leptones tienen un espín igual a 1/2 y por consiguiente, son fermiones (partículas de espín semientero que no...