modeloestandar
Páginas: 36 (8821 palabras)
Publicado: 26 de noviembre de 2015
EL MODELO ESTÁNDAR DE LA FÍSICA DE PARTÍCULAS 1
(The Standard Model of particle physics)
Marco Antonio Moreira
Instituto de Física – UFRGS
Código Postal 1505 - Campus
91501-970 Porto Alegre, RS
www.if.ufrgs.br/~moreira
Resumen
Inicialmente, se presenta, de modo simplificado, el Modelo Estándar como una teoría
sofisticada que identifica las partículas elementales y sus interacciones. Después, enel ámbito de
esa teoría, se enfocan aspectos – el vacuo no es vacío; partículas desnudas y vestidas; materia
oscura y viento oscuro; materia y antimateria; el campo y el bosón de Higgs; neutrinos oscilantes –
que pueden ser motivadores desde el punto de vista de la enseñanza y del aprendizaje de la Física.
Finalmente, se discute la probable superación de esa teoría por otra más completa.Palabras-clave: modelo estándar, partículas elementales, enseñanza de Física.
Abstract
Initially, the Standard Model is presented , in a simplified way, as a sophisticated theory that
identifies the elementary particles and describes how they interact. Then, within the scope of this
theory, some aspects – the vacuum is not empty; naked and dressed particles; dark matter and dark
wind; matter and antimatter;the Higgs field and the Higgs boson; oscillating neutrinos – are
approached as motivating topics for the teaching and learning of physics. Finally, the eventual
superseding of this theory by a more complete one is discussed.
Keywords: standard model, elementary particles, physics teaching.
El modelo estándar de la física de partículas
El llamado Modelo Estándar de las partículas elementales noes propiamente un modelo, es
una teoría. Y de las mejores que tenemos. Alias, en la opinión de muchos físicos, la mejor de todas
sobre la naturaleza de la materia. Por ejemplo, según Gordon Kane (2003), un físico teórico de la
Universidad de Michigan:
... el Modelo Estándar es, en la historia, la más sofisticada teoría matemática sobre
la naturaleza. A pesar de la palabra “modelo” en su nombre, elModelo Estándar es
una teoría comprensiva que identifica las partículas básicas y especifica cómo
interactúan. Todo lo que pasa en nuestro mundo (excepto los efectos de la gravedad)
es resultado de las partículas del Modelo Estándar interactuando de acuerdo con
sus reglas y ecuaciones (p.58).
De acuerdo con el Modelo Estándar, leptones y quarks son partículas verdaderamente
elementales, en elsentido de que no poseen estructura interna. Las partículas que tienen estructura
interna se llaman hadrones; están constituidas por quarks: bariones cuando están formadas por tres
quarks o tres antiquarks, o mesones cuando están constituidas por un quark y un antiquark 2 .
1
2
Revista Brasileña de Enseñanza de Física, 31(1): 1306,2009.
Antiquark es la antipartícula del quark.
1
Hay seis leptones (electrón, muón, tau, neutrino del electrón, neutrino del muón y neutrino
del tau) y seis quarks [quark up (u) quark down (d), quark charm (c), quark extraño (s), quark
bottom (b) y quark top (t)]. Sin embargo, los quarks tienen una propiedad llamada color 3 y cada
uno puede presentar tres colores (rojo, verde y azul). Hay, portanto, 18 quarks. Pero, como a cada
partícula le corresponde una antipartícula 4 , existirían en total 12 leptones y 36 quarks.
El electrón es el leptón más conocido y el protón y el neutrón son los hadrones más
familiares. La estructura interna del protón es uud, o sea, dos quarks u y uno d; la del neutrón es
udd, es decir, dos quarks d y uno u. El mesón π+ está formado por un antiquark d y un quarku, el
mesón π‐ está constituido por un antiquark u y un quark d. Y así sucesivamente, o sea, la gran
mayoría de las llamadas partículas elementales son hadrones y éstos están formados por tres quarks
o tres antiquarks (bariones) o por un quark y un antiquark (mesones).
En principio, la teoría de los quarks, la Cromodinámica Cuántica, no prohíbe la existencia de
partículas con estructura más...
(The Standard Model of particle physics)
Marco Antonio Moreira
Instituto de Física – UFRGS
Código Postal 1505 - Campus
91501-970 Porto Alegre, RS
www.if.ufrgs.br/~moreira
Resumen
Inicialmente, se presenta, de modo simplificado, el Modelo Estándar como una teoría
sofisticada que identifica las partículas elementales y sus interacciones. Después, enel ámbito de
esa teoría, se enfocan aspectos – el vacuo no es vacío; partículas desnudas y vestidas; materia
oscura y viento oscuro; materia y antimateria; el campo y el bosón de Higgs; neutrinos oscilantes –
que pueden ser motivadores desde el punto de vista de la enseñanza y del aprendizaje de la Física.
Finalmente, se discute la probable superación de esa teoría por otra más completa.Palabras-clave: modelo estándar, partículas elementales, enseñanza de Física.
Abstract
Initially, the Standard Model is presented , in a simplified way, as a sophisticated theory that
identifies the elementary particles and describes how they interact. Then, within the scope of this
theory, some aspects – the vacuum is not empty; naked and dressed particles; dark matter and dark
wind; matter and antimatter;the Higgs field and the Higgs boson; oscillating neutrinos – are
approached as motivating topics for the teaching and learning of physics. Finally, the eventual
superseding of this theory by a more complete one is discussed.
Keywords: standard model, elementary particles, physics teaching.
El modelo estándar de la física de partículas
El llamado Modelo Estándar de las partículas elementales noes propiamente un modelo, es
una teoría. Y de las mejores que tenemos. Alias, en la opinión de muchos físicos, la mejor de todas
sobre la naturaleza de la materia. Por ejemplo, según Gordon Kane (2003), un físico teórico de la
Universidad de Michigan:
... el Modelo Estándar es, en la historia, la más sofisticada teoría matemática sobre
la naturaleza. A pesar de la palabra “modelo” en su nombre, elModelo Estándar es
una teoría comprensiva que identifica las partículas básicas y especifica cómo
interactúan. Todo lo que pasa en nuestro mundo (excepto los efectos de la gravedad)
es resultado de las partículas del Modelo Estándar interactuando de acuerdo con
sus reglas y ecuaciones (p.58).
De acuerdo con el Modelo Estándar, leptones y quarks son partículas verdaderamente
elementales, en elsentido de que no poseen estructura interna. Las partículas que tienen estructura
interna se llaman hadrones; están constituidas por quarks: bariones cuando están formadas por tres
quarks o tres antiquarks, o mesones cuando están constituidas por un quark y un antiquark 2 .
1
2
Revista Brasileña de Enseñanza de Física, 31(1): 1306,2009.
Antiquark es la antipartícula del quark.
1
Hay seis leptones (electrón, muón, tau, neutrino del electrón, neutrino del muón y neutrino
del tau) y seis quarks [quark up (u) quark down (d), quark charm (c), quark extraño (s), quark
bottom (b) y quark top (t)]. Sin embargo, los quarks tienen una propiedad llamada color 3 y cada
uno puede presentar tres colores (rojo, verde y azul). Hay, portanto, 18 quarks. Pero, como a cada
partícula le corresponde una antipartícula 4 , existirían en total 12 leptones y 36 quarks.
El electrón es el leptón más conocido y el protón y el neutrón son los hadrones más
familiares. La estructura interna del protón es uud, o sea, dos quarks u y uno d; la del neutrón es
udd, es decir, dos quarks d y uno u. El mesón π+ está formado por un antiquark d y un quarku, el
mesón π‐ está constituido por un antiquark u y un quark d. Y así sucesivamente, o sea, la gran
mayoría de las llamadas partículas elementales son hadrones y éstos están formados por tres quarks
o tres antiquarks (bariones) o por un quark y un antiquark (mesones).
En principio, la teoría de los quarks, la Cromodinámica Cuántica, no prohíbe la existencia de
partículas con estructura más...
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