El increíble mundo de las partículas subatómicas

Mar 22, 2024

Toda esta rama de la física parte del desarrollo de la química, la que consiguió establecer un número determinado de constituyentes de toda la materia existente y medible en la Tierra. Sus hallazgos dieron su mayor fruto de la mano de D. Mendeleyev al crear la tabla periódica de una forma sencilla con todos los posibles átomos.

Quizás estés familiarizado con la idea de que todo en el universo está compuesto de materia. Si tomas cualquier objeto y te acercas a su estructura molecular, eventualmente llegas al átomo, la unidad básica de la materia, que consiste en un núcleo compuesto de protones y neutrones y rodeado por electrones.

A. Einstein en 1905 menciono el efecto fotoeléctrico fotón como un quantum de energía electromagnética mínimo para resolver el problema de termodinámica de la radiación de un cuerpo negro. Mientras que E, Rutherford descubre que casi la totalidad de la masa de un átomo estaba concentrada en una muy pequeña parte de él, que posteriormente se llamaría núcleo atómico, siendo el resto vacío. El desarrollo continuado de estas ideas llevó a la mecánica cuántica de donde el siglo XXI nos llevan a la computación cuántica Luego se identificó una nueva partícula, el Protón como constituyente único del núcleo del hidrogeno. Rutherford también postuló la existencia de otra partícula, llamada neutrón tras su descubrimiento del núcleo. Esta partícula fue ratificada experimentalmente en 1932 por J. Chadwick. 

Lo que quizás no conozcas es que hay partículas que son incluso más pequeñas que los átomos. Estas son las partículas fundamentales y son los componentes más básicos e irreductibles de la naturaleza que forman los átomos y todo lo que nos rodea.

Durante la segunda mitad del siglo XX, los científicos identificaron a estas partículas subatómicas y cómo interactúan; para crear fuerzas en una teoría colectiva conocida como Modelo Estándar de Física de Partículas que son  las que pueblan y gobiernan todo nuestro universo.

Tipo de partícula subatómica:  Arriba (u) Quark, Abajo (d) Quark, Encanto (c) Quark, Quark extraño (s) , Quark superior (t),  Abajo (b) Quark, Electrón (e⁻) Leptón, Electrón neutrino (νe) Leptón, Muón (μ⁻) Leptón, Neutrino muónico (νμ) Leptón Tau (τ⁻) Leptón Tau neutrino (ντ) Leptón Fotón(γ) Bosón Gluón (g) Bosón Bosón W (W±) Bosón Bosón Z (Z⁰) Bosón, partículas fundamentales se clasifican en función de sus similitudes o semejanzas con estas propiedades. 

En el modelo estándar, estas partículas se pueden ordenar en tres grupos principales:

• Quarks  son partículas de materia que se forman en grupos de dos o tres para formar agregados más grandes. Vienen en una variedad de «sabores» y están estrechamente unidos debido a una fuerza fundamental llamada «fuerza fuerte». Esta unión de quarks forma tanto los protones como los neutrones dentro del núcleo de un átomo.  

• Leptones también son partículas de materia, pero se diferencian de los quarks porque no participan en la fuerza fuerte. Los electrones que giran alrededor del núcleo de un elemento son un ejemplo de leptón. 

 • Bosones son las partículas portadoras o mediadoras de fuerzas. Los quarks y los leptones los intercambian para crear las fuerzas fundamentales. 

Es interesante observar que, aunque se han identificado 17 partículas de materia, hoy en día sólo existen cuatro en la materia cotidiana: los quarks “arriba” y “abajo”, el leptón del electrón y el neutrino del electrón. El resto existió poco después del Big Bang y ahora sólo existe en rayos cósmicos distantes o en aceleradores.

Todas las partículas subatómicas interactúan entre sí de diferentes maneras, produciendo las fuerzas (o interacciones) fundamentales mencionadas anteriormente. Cuando dos partículas interactúan entre ellas, pueden intercambiar bosones, El electromagnetismo es la interacción que se produce con una carga eléctrica y une diferentes átomos, realizada mediante el intercambio de fotones. 

Una fuerza que falta es la gravedad, que aún no puede explicarse mediante el modelo estándar. Una partícula hipotética llamada gravitón puede ser la fuerza vinculante que mantiene unido al sistema solar y al universo. El Modelo Estándar es reconocido en la física moderna por su capacidad para predecir y explicar el comportamiento de estas partículas, pero aún es un trabajo en desarrollo.

En la década de 1960, Peter Higgs teorizó sobre una pieza faltante del rompecabezas del modelo que ayudaría a explicar cómo las partículas obtienen masa. Apodado el “Higgs bosón” o la “Partícula de Dios”, pasó medio siglo hasta que los científicos del CERN en Ginebra, Suiza, finalmente la consiguieron en 2012. Por ahora, continúa el trabajo para explorar las partículas subatómicas y sus propiedades, y avanzar en la teoría y la mecánica cuánticas moderna.



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