Física de partículas
La Física de Partículas o Física de Altas Energías es la parte de la Física que estudia los componentes elementales de la materia y las interacciones entre ellos.
Las partículas fundamentales se subdividen en bosones (partículas de espín entero como por ejemplo 0, 1, 2…) y fermiones (partículas de espín semientero como por ejemplo 1/2 ó 3/2). Las fuerzas fundamentales de la naturaleza son transmitidas por bosones.
Se consideran 4 tipos de fuerzas o interacciones fundamentales:
- Electromagnética: transmitida por fotones la sufren todas las partículas con carga eléctrica.
- Nuclear débil: transmitida por los bosones vectoriales W± y Z0 es la responsable, por ejemplo, de la desintegración b.
- Nuclear fuerte: transmitida por los gluones es la que hace que los quarks se unan para formar mesones y bariones (nucleones). Solo la sufren los hadrones.
- Gravitación: transmitida por el gravitón (partícula no descubierta aún). Al nivel de partículas fundamentales esta fuerza es de escasa importancia y difícil de incluir en las teorías.
Algunas teorías fundamentales predicen la existencia de otros bosones más pesados como el bosón de Higgs (a veces varios) que dotaría de masa a las partículas fundamentales.
Los componentes básicos de la materia son fermiones, incluyendo los bien conocidos protón, neutrón, y electrón. De éstos, solamente el electrón es realmente elemental. Los otros dos son agregados de partículas más pequeñas (quarks) unidos por la interacción fuerte. Los fermiones elementales existen en cuatro variedades básicas, cada una de las cuales se clasifica en tres generaciones con diversas masas:
* – Las partículas de la tabla solo tienen carga débil si son levógiras o, para las antipartículas, si son dextrógiras.
| Tipo de fermión | Nombre | Símbolo | Carga electromagnética | Carga débil* | Carga fuerte (color) | Masa |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Leptón | Electrón | e- | -1 | -1/2 | 0 | 0,511 MeV/c² |
| Muón | m- | -1 | -1/2 | 0 | 105,6 MeV/c² | |
| Tauón | t- | -1 | -1/2 | 0 | 1,784 GeV/c² | |
| Neutrino electrón | ne | 0 | +1/2 | 0 | < 50 eV/c² | |
| Neutrino muón | nm | 0 | +1/2 | 0 | < 0,5 MeV/c² | |
| Neutrino tauón | nt | 0 | +1/2 | 0 | < 70 MeV/c² | |
| Quark | up | u | +2/3 | +1/2 | R/G/B | ~5 MeV/c² |
| charm (encanto) | c | +2/3 | +1/2 | R/G/B | ~1.5 GeV/c² | |
| top | t | +2/3 | +1/2 | R/G/B | >30 GeV/c² | |
| down | d | -1/3 | -1/2 | R/G/B | ~10 MeV/c² | |
| strange (extraño) | s | -1/3 | -1/2 | R/G/B | ~100 MeV/c² | |
| bottom | b | -1/3 | -1/2 | R/G/B | ~4,7 GeV/c² |
Las partículas se agrupan en generaciones. Existen tres generaciones. La primera está compuesta por el electrón, su neutrino y los quarks up y down. La materia ordinaria está compuesta por partículas de esta primera generación. Las partículas de otras generaciones se desintegran en partículas de las generaciones inferiores.
Los leptones existen libres. Sin embargo los quarks solo existen en grupos sin color debido a que los gluones poseen carga de color. Estos grupos están formados por dos (mesones) o tres (bariones) quarks. El protón y el neutrón son algunos de los bariones existentes. El pion es uno de los mesones más importantes.
Se puede encontrar información sobre las propiedades de las distintas partículas elementales en inglés en el sitio web del Particle Data Group.
