Modelo Estándar De La Física Atómica


Modelo estándar de la física atómica


Gabriel Pezoa

/10/2015
IV medio
Segundo semestre
Colegio San Francisco de Paine
Profesor Miguel Vásquez
Electivo de Física

Introducción

El modelo estándar de la física de partículas es una teoría que describe las relaciones entre las interacciones fundamentales conocidas y las partículas elementales que componen toda la materia. Es una teoría cuánticade campos desarrollada entre 1970 y 1973 que trabaja conjunto con la mecánica cuántica y la relatividad especial.
Hasta la fecha, casi todas las pruebas experimentales de las tres fuerzas descritas por el modelo estándar están de acuerdo con sus predicciones. Sin embargo, el modelo estándar no alcanza a ser una teoría completa de las interacciones fundamentales debido a que no incluye la gravedad,la cuarta interacción fundamental conocida, y debido también al número elevado de parámetros numéricos (tales como masas y constantes que se juntan) que se deben poner a mano en la teoría (en vez de derivarse a partir de primeros principios).
La dinámica de la materia y de la energía en la naturaleza se entiende mejor en términos de cinemática e interacciones de partículas fundamentales. Laciencia ha logrado reducir las leyes que parecen gobernar el comportamiento y la interacción de todos los tipos de materia y de energía que se conocen, a un conjunto pequeño de leyes y teorías fundamentales. Una meta importante de la física es encontrar la base común que uniría a todas éstas en una teoría del todo, en la cual todas las otras leyes que se conocen serían casos especiales, y de la cualpuede derivarse el comportamiento de toda la materia y energía (idealmente a partir de primeros principios).
Dentro de esto, el modelo estándar agrupa dos teorías importantes; el modelo electrodébil y la cromodinámica cuántica, lo que proporciona una teoría internamente consistente que describe las interacciones entre todas las partículas observadas experimentalmente. Técnicamente, la teoríacuántica de campos proporciona el marco matemático para el modelo estándar. El modelo estándar describe cada tipo de partícula en términos de un campo matemático.
Para facilitar la descripción, el modelo estándar se puede dividir en tres partes que son las partículas de materia, las partículas mediadoras de las fuerzas, y el bosón de Higgs.


Partículas de materia

Según el modelo estándar, prácticamentetoda la materia másica estable conocida está constituida por partículas que tienen una propiedad intrínseca llamada espín. En los términos del modelo estándar todas las partículas de materia son Fermiones. Por esta razón, siguen el principio de exclusión de Pauli de acuerdo con el teorema de la estadística del spin, y ese principio es lo que da a la materia sus atributos de impenetrabilidad.Aparte de sus antipartículas asociadas, el modelo estándar conjetura que existen doce tipos de partículas de materia, que combinadas forman todos los Mesones y Hadrones del universo. Seis de éstos se clasifican como quarks (up, down, strange, charm, top y bottom), y los otros seis como leptones (electrón, muon, tau, y sus neutrinos correspondientes).

Leptones

Los dos ejemplos más conocidos son elelectrón y el neutrino. El electrón es una partícula de carga negativa que ayuda a los protones y neutrones a formar átomos. El neutrino es una partícula que interactúa muy poco con la materia ordinaria.

Los progresos experimentales y teóricos permitieron poner en evidencia otros cuatro tipos de leptones: dos versiones más masivas de electrón llamadas muón y tauón, así como otros dos tipos deneutrinos asociados. Estos cuatro leptones no intervienen en la materia ordinaria, sólo aparecen en procesos muy energéticos, por ejemplo, en los aceleradores de partículas.
Quarks

Hasta la mitad del siglo pasado, la física de las partículas era relativamente simple. Las únicas partículas elementales conocidas eran el electrón, el protón, el neutrón y el neutrino. Pero el mejoramiento de los medios...