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Partículas elementales, en un principio, unidades de materia consideradas fundamentales; en la actualidad, las partículas subatómicas en general. La física de partículas —el estudio de las partículas elementales y sus interacciones— también se llama física de altas energías porque la energía necesaria para estudiar distancias extremadamente pequeñas es muy elevada, como consecuencia delprincipio de incertidumbre. Originalmente se aplicó el término “partícula elemental” a estos constituyentes de la materia porque se creían indivisibles. Hoy se sabe que muchas de estas partículas son sumamente complejas, pero se las sigue llamando partículas elementales.
Partículas elementales
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INTRODUCCIÓN
Partículas elementales, en un principio, unidades de materia consideradas fundamentales; enla actualidad, las partículas subatómicas en general. La física de partículas —el estudio de las partículas elementales y sus interacciones— también se llama física de altas energías porque la energía necesaria para estudiar distancias extremadamente pequeñas es muy elevada, como consecuencia del principio de incertidumbre. Originalmente se aplicó el término “partícula elemental” a estosconstituyentes de la materia porque se creían indivisibles. Hoy se sabe que muchas de estas partículas son sumamente complejas, pero se las sigue llamando partículas elementales.
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EL AUGE DE LA FÍSICA DE PARTÍCULAS
La física de partículas es la última etapa en el estudio de componentes de la materia cada vez más pequeños. Antes del siglo XX, los físicos estudiaban las propiedades de la materiamacroscópica, a gran escala. Sin embargo, a finales del siglo XIX su atención se centró en la física de átomos y moléculas. Los átomos y las moléculas tienen diámetros del orden de 10-10 m, y el estudio de sus estructuras provocó grandes avances de la teoría cuántica entre 1925 y 1930. A principios de la década de 1930, los científicos empezaron a investigar la estructura de los núcleos atómicos, quetienen diámetros de entre 10-15 y 10-14 metros. Los conocimientos sobre la estructura nuclear avanzaron hasta el punto de hacer posible el uso de la energía nuclear, tanto en las centrales nucleares como en las armas nucleares. En los años que siguieron a la II Guerra Mundial, los físicos se dieron cuenta de la necesidad de estudiar más en profundidad las partículas elementales para comprender laestructura fundamental de los núcleos atómicos.
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CLASIFICACIÓN
En la actualidad se conocen experimentalmente varios cientos de partículas elementales. Pueden dividirse en distintas categorías generales. Los hadrones y leptones se definen según los tipos de fuerza que actúan sobre ellos (ver más adelante). Las fuerzas se transmiten mediante otro tipo de partículas llamadas portadoras.
Losprotones y neutrones son los componentes básicos de los núcleos atómicos, que en combinación con los electrones forman los átomos. Los fotones son las unidades fundamentales de la radiación electromagnética, que incluye las ondas de radio, la luz visible y los rayos X. El neutrón es inestable como partícula aislada, y se desintegra para dar lugar a un protón, un electrón y un antineutrino electrónico.Este proceso se simboliza de la forma siguiente: n → p + e + eLos neutrones tienen una vida media de 887 segundos. Sin embargo, cuando se combinan con protones para formar determinados núcleos atómicos, como el oxígeno 16 o el hierro 56, los neutrones se estabilizan. La mayoría de las partículas elementales conocidas han sido descubiertas después de 1945, algunas en rayos cósmicos y el resto enexperimentos con aceleradores de alta energía (véase Aceleradores de partículas). Se ha postulado la existencia de muchas otras partículas, como el gravitón, que se cree que transmite la fuerza gravitatoria.
En 1930, el físico británico Paul A. M. Dirac predijo, por motivos teóricos, que a cada tipo de partícula elemental le corresponde otro tipo conocido como antipartícula de la primera. La...