El Modelo Estándar y sus 2 tipos de partículas elementales.

El Modelo Estándar y sus 2 tipos de partículas elementales.

3 marzo, 2018 0 By Ensambledeideas

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Hemos visto en artículos anteriores que la materia (un pizarrón, un vidrio, la pantalla o el papel en el que estás leyendo esto…) está formada por átomos. Y estos, a su vez, están formados por partículas subatómicas: protones, neutrones y electrones. En 1964, varios físicos lograron responder unas preguntas que iban más allá de lo conocido hasta entonces: ¿Hay algo más pequeño? ¿Son partículas formadas por otras más pequeñas?

El Modelo Estándar

¿Qué es el modelo estándar?

El Modelo Estándar es modelo de la Física Moderna que admite dos tipos de partículas elementales.

¿Qué es una “partícula elemental”?

Llamaremos partículas elementales a aquéllas que no están compuestas, a su vez, por otras.

Estos dos tipos de partículas elementales del Modelo Estándar son los quarks y los leptones. Veamos las características de cada uno:

Quarks

El protón y el neutrón están formadas por tres quarks cada uno. Hay seis tipos de quarks1:

Tipo de Quark Características de Masa y Carga

Quark Up

 Masa: 2,3 MeV/c2
Carga: (2/3) e

Quark Down

 Masa: 4,8 MeV/c2
Carga: (-1/3) e

Quark Charm

 Masa: 1,275 GeV/c2
Carga: (2/3) e

Quark Top

 Masa: 173,07 GeV/c2
Carga: (2/3) e

Quark Strange

 Masa: 95 MeV/c2
Carga: (-1/3) e

Quark Bottom

Masa: 4,18 GeV/c2
Carga: (-1/3) e

Es importante, en este punto, saber que algunas partículas muy conocidas por ti están formadas por quarks. Veamos cuáles:

Los neutrones, de carga neutra, están formados por dos Quarks Down y un Quark Up.

Los neutrones, según el Modelo Estándar, están formados por tres quarks: 2 quarks down y 1 quark up.
Neutrón.

Los protones, de carga positiva, están formados por dos Quarks Up y un Quark Down.

Los protones, según el Modelo Estándar, están formados por tres quarks: 2 quarks upy 1 quark down.
Protón.

Leptones

Por otro lado, encontramos a los leptones. Uno de ellos ya los conoces: los electrones, de carga eléctrica negativa, son partículas fundamentales. No están formados por ninguna otra partícula.

En el equipo de los leptones encontramos a:

Electrón

Muón

Tau

Electrón Neutrino

Muón Neutrino

Tau Neutrino

Veamos algunas características de cada uno:

Tipo de leptón Características de Masa y Carga

Electrón

 Masa: 0,511 MeV/c2
Carga: -1 e

Muón

 Masa: 105,7 MeV/c2
Carga: -1 e

Tau

 Masa: 1.777 MeV/c2
Carga: -1 e

Electrón Neutrino

 Masa: <2,2 MeV/c2
Carga: 0

Muón Neutrino

 Masa: <0,17 MeV/c2
Carga: 0

Tau Neutrino

Masa: <15,5 MeV/c2
Carga: 0

Los Bosones en el Modelo Estándar

 El modelo estándar también explica las interacciones. Estas se llevan a cabo mediante el intercambio de partículas llamadas bosones. Entre los bosones, tenemos a los más conocidos: los fotones (sí, esos “camioncitos” que transportan la luz). En realidad, la interacción electromagnética se realiza por intercambio de fotones. Asimismo, la atracción entre un protón y un neutrón se realiza por intercambio de otros bosones llamados gluones. ¡Cuántos nombres!

He aquí los cuatro bosones fundamentales:

Tipos de bosones Caracterísicas de masa y carga

Gluón

 Masa: 0
Carga: 0

Fotón

Masa: 0
Carga: 0

Z Bosón

Masa: 91,2 MeV/c2
Carga: 0

W Bosón

 Masa: 80,4 GeV/c2
Carga: ±1 e

Los bosones W y Z son las partículas mediadoras de la interacción nuclear débil.
 Podemos resumir todo lo dicho con una simple frase:

Toda la materia está formada por quarks y leptones, que interactúan entre sí intercambiando bosones

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  1. en todos los casos del cuadro (y de ahora en más), se toma que e = 1,6 × 10−19 C, siendo “e” la carga eléctrice -en coulombs- del electrón