Modelo estándar de física de partículas

El Modelo Estándar de la Física de Partículas.
Año mundial de la Física. Grupo de Interés especial GIENCIA. Santiago Cárdenas Martín.

Allá por el 450 a.e.c., Demócrito de Abdera propuso que toda la materia que forma la tierra y todo lo conocido estaba compuesta de pequeñas partículas indivisibles. Demócrito utilizó la palabra “átomo” (indivisible) para designar a estas supuestas partículas.El hecho de que la materia no fuera continua, sino que estuviera compuesta por átomos es lo que se dió en llamar “la teoría Atómica”. A lo largo de los siglos, la teoría atómica tuvo muchos defensores y detractores. El trabajo que para muchos cerró definitivamente esta polémica, probando de forma incuestionable la teoría atómica, fue uno de los cinco artículos que Albert Einstein publicó en 1905.Resulta curioso pensar que muy pocos años después se demostrara que tales átomos no eran indivisibles, sino que estaban formados por un núcleo central en el que residían dos tipos de partículas llamadas protones y neutrones y una capa externa de un tercer tipo de partículas llamadas electrones. El descubrimiento de la estructura interna del átomo aclaró muchas cosas. En aquellos años la teoríaelectromagnética era ya bastante bien conocida y por ella sabíamos que los protones, que tenían una carga eléctrica de +1, se atraían con los electrones, que tenían una carga eléctrica de -1. Esto hacía, además, que el número de protones y electrones de un átomo tendiera a igualarse. Quedaba como un misterio, que tardaría todavía algunos años en ser resuelto, el porqué los protones y los neutronespermanecían unidos en el núcleo, cuando la fuerza electromagnética entre los protones debería hacer que se repelieran entre sí. Muchos de los resultados de la Química empezaron a estar claros y a ser deducibles de la Física. Los diferentes elementos químicos que se conocían se caracterizaban por el número de protones en su núcleo. La tabla periódica cobraba un significado físico muy concreto. Pero enaquellos años, la mecánica cuántica empezaba a complicar lo que parecía un elegante esquema de cómo estaba compuesta la materia. Los electrones, protones y neutrones se comportaban a veces como pequeños corpúsculos (“pelotitas”) y a veces como ondas. También se comprobó que la luz no era una radiación continua, sino que también estaba formada por unas partículas llamadas fotones, que tambiéntenían este doble comportamiento onda-corpúsculo. Entraremos en más detalle sobre este doble comportamiento de las partículas en otro artículo sobre Mecánica Cuántica; limitémonos ahora mismo a destacar que las partículas elementales son algo “muy extraño”. Aunque a veces nos podemos hacer la imagen mental de que son unas pelotitas, son algo mucho más complicado, algo que no alcanzamos a comprenderaún. El físico Paul Dirac estableció en 1931 que para toda partícula elemental tenía que existir una antipartícula, con idénticas propiedades pero con carga opuesta; concretamente, debía existir un anti-electrón. Puesto que no se conocía dicha partícula, Dirac pensó que tal vez el anti-electrón fuera el protón, a pesar de que no

cuadraba el que los valores de sus masas fueran tan diferentes. No seatrevía a asegurar la existencia de una partícula que nunca nadie había visto, aunque pocos años después, dicha partícula fue identificada y denominada positrón. Ante ese descubrimiento, Dirac dijo: “¡mi ecuación es más inteligente que su inventor!” Un Zoo de partículas La Mecánica Cuántica establece cómo se comportan las partículas elementales y que las fuerzas se transmiten por unas partículasportadoras. Es decir, existen dos tipos de partículas: las que forman la materia, llamadas Fermiones (por el físico Enrico Fermi) y las que transmiten las fuerzas, llamadas Bosones (por el físico Santyendra Nath Bose). Sin embargo, la Mecánica Cuántica no nos dice nada sobre qué partículas y qué fuerzas son las que existen en la naturaleza, por lo que los físicos se lanzaron a inventariarlas....