Partículas subatómicas (página 2)

Quarks

El nombre genérico con que se designan los
constituyentes de los hadrones. La teoría
sobre los quarks se inicio a partir de los trabajos de Gell-Mann
y Zweig (1966) y su existencia fue confirmada en 1977 (Por
Fairbank y otros).

La física dedicada al
estudio de la naturaleza
fundamental de la materia ha
formulado un modelo
estándar, capaz de explicar una serie de hechos e incapaz
de dar respuesta a otros. Este modelo se basa en la actualidad en
la hipótesis de que la materia ordinaria esta
formada por dos clases de partículas, los quarks (que se
combinan para formar partículas mayores) y los leptones,
además de que las fuerzas que actúan entre ellas se
transmiten mediante una tercera clase de
partículas llamadas bosones, que ya explicamos
anteriormente. El spin de los quarks es de ½, hay seis
tipos distintos de quarks que los físicos han denominado
de la siguiente manera: up, down, charm, strange, top, y bottom
además de los correspondientes antiquarks.

La carga eléctrica de los quarks es fraccionaria
de la unidad fundamental de carga; así por ejemplo, el
quark up tiene una carga fraccionaria igual a 2/3 de la unidad
elemental.
Los quarks no se encuentran libres en la naturaleza sino formando
hadrones, estos se dividen en dos tipos:
mesones: Formados por un quark y un antiquark
bariones: Formados por tres quarks

Además de las cargas ya mencionadas, los quarks
tienen otra carga de color, que no
tiene nada que ver con el color real de estas partículas,
y que mantiene unidos a los quarks mediante la interacción fuerte, además de ser la
responsable de la formación de estos hadrones. Esta
interacción esta descrita por la cromo dinámica cuantica (QCD). Existen tres tipos
de carga de color: roja, azul y verde. Los antiquarks presentan
además cargas opuestas, antirroja, antiazul, y antiverde.
Los quarks están unidos entre si mediante el intercambio
de partículas virtuales mediadoras de la
interacción fuerte: los gluones. Junto a los leptones, los
quarks forman prácticamente toda la materia de la que
estamos rodeados. El termino quark, fue propuesto por Murria
Gell-Mann, sacado de una novela de James
Joyce, Finegan’s wake, del verso Three Quarks for Mr.
Mark.

Leptón

Nombre que recibe cada una de las partículas
elementales de spin igual a +1/2 y masa inferior a la de los
mesones. Los leptones son fermiones entre los que se establecen
interacciones débiles, y solo interacciones
electromagnéticas si poseen carga eléctrica.
Además, los leptones con carga eléctrica se
encuentran casi siempre unidos a un neutrino asociado.

Existen tres tipos de leptones: el electrón, el
muon y el tau. Cada uno esta representado por un par de
partículas. Una es una partícula masivamente
cargada, que lleva el mismo nombre que su partícula, (Como
el electrón). La otra es una partícula neutral casi
sin masa llamada neutrino (tal como el electrón neutrino).
Todas estas 6 partículas tienen antipartículas
correspondientes (tales como el positrón o el
electrón antineutrino). Todo los leptones cargados tienen
una sola unidad de energía positiva o negativa (de acuerdo
a si son partículas o antipartículas) y todos los
neutrinos y antineutrinos tienen cero carga eléctrica. Los
leptones cargados tienen 2 posibles giros de spin mientras que
una sola helicidad es observada para los neutrinos (Todos los
neutrinos son zurdos y los antineutrinos diestros). Los leptones
obedecen a una simple relación conocida como la formula
Koide. Cuando las partículas interactúan,
generalmente el numero de leptones del mimo tipo (electrones y
electrones neutrinos, muones y muones neutrinos, leptones tau y
tau neutrinos) se mantienen igual. Este principio es conocido
como la conservación del numero lepton.

Hadrones

El hadron es una partícula subatómica
compuesta de quarks, caracterizada por relacionarse mediante
interacciones fuertes. Aunque pueden manifestar también
interacciones débiles y electromagnéticas, en los
hadrones predominan las interacciones fuertes, que son las que
mantienen la cohesión interna en el núcleo
atómico. Estas partículas presentan dos
categorías: los bariones formados por tres quarks, como el
neutron y el protón y los mesones, formados por un quark y
un antiquark, como el pion.
La mayoría de los hadrones pueden ser clasificados con el
modelo quark que implica que todos los números cuanticos
de bariones son derivados de aquellos de valencia
quark.

Neutrino

Partícula nuclear elemental eléctricamente
neutra y de masa muy inferior a la del electrón
(posiblemente nula). El neutrino es un fermión; su
espín es 1/2. Antes del descubrimiento del neutrino,
parecía que en la emisión de electrones de la
desintegración beta no se conservaban la energía,
el momento y el espín totales del proceso. Para
explicar esa incoherencia, el físico austriaco Wolfgang
Pauli dedujo las propiedades del neutrino en 1931.

Al no tener carga y poseer una masa despreciable, el
neutrino es extremadamente difícil de detectar; las
investigaciones confirmaron sus peculiares
propiedades a partir de la medida del retroceso que provoca en
otras partículas. Billones de neutrinos atraviesan
la Tierra cada
segundo, y sólo una minúscula proporción de
los mismos interacciona con alguna otra partícula. Los
físicos estadounidenses Frederick Reines y Clyde Lorrain
Cowan, hijo, obtuvieron pruebas
concluyentes de su existencia en 1956.
La antipartícula del neutrino es emitida en los procesos de
desintegración beta que producen electrones, mientras que
los neutrinos se emiten junto con positrones en otras reacciones
de desintegración beta. Algunos físicos conjeturan
que en una extraña forma de radiactividad, llamada doble
desintegración beta, dos neutrinos pueden, en ocasiones,
fusionarse para formar una partícula a la que denominan
"mayorón". Otro tipo de neutrino de alta energía,
llamado neutrino muónico, es emitido junto con un
muón cuando se desintegra un pión. Cuando un
pión se desintegra, debe emitirse una partícula
neutra en sentido opuesto al del muón para conservar el
momento. La suposición inicial era que esa
partícula era el mismo neutrino que conserva el momento en
la desintegración beta. En 1962, sin embargo, las
investigaciones demostraron que el neutrino que acompaña
la desintegración de piones es de tipo diferente.
También existe un tercer tipo de neutrino, el neutrino tau
(y su antipartícula).

Actualmente, la posibilidad de que los neutrinos puedan
oscilar entre una forma y otra resulta de gran interés.
Hasta ahora, las pruebas en ese sentido son indirectas, pero de
confirmarse sugerirían que el neutrino tiene una cierta
masa, lo que tendría implicaciones profundas para la
cosmología y la física en general: esta masa
adicional en el universo
podría suponer que el universo no siga
expandiéndose indefinidamente sino que acabe por
contraerse. Aunque existen distintas interpretaciones, algunos
científicos consideran que la información sobre neutrinos obtenida de la
supernova SN 1987A apoya la idea de que el neutrino tiene
masa.

Mesón

Nombre que recibe cada una de las partículas
elementales sometidas a interacciones fuertes, de espín
nulo o entero y carga bariónica nula.

Los mesones, identificados por Powell en 1947 en los
rayos cósmicos y cuya existencia había sido
postulada por Yukawa en 1935, son partículas inestables,
de masa generalmente comprendida entre la de los electrones y la
de los neutrones. Los más estables, cuya vida media es del
orden de la cienmillonésima de segundo, son los piones y
los kaones.

Bibliografía

Quimica, Septima edicion, Chang. P38

Quimica, Grupo
editorial Iberoamerica, Mortimer. P79

Abril Tercero

México

Estudiante Ingeniería
Mecatrónica