Más allá de protones y neutrones

¿De qué está hecha la materia? De átomos


¿De qué están hechos los átomos? De protones, neutrones y electrones


¿De qué están hechos los protones, neutrones y electrones? Silencio


Ese silencio es reemplazado por el modelo estándar de física de partículas. En este post tocaremos de pasada este tema tan complejo de la Física, y en el que se trabaja cada día en los aceleradores de partículas, el más conocido, el del CERN (tunel subterráneo inaugurado en 2008 cerca de Ginebra, en Suiza).




Este modelo estudia las partículas elementales. ¿De qué están hechas las partículas elementales? No se sabe todavía. 


Algunas partículas elementales se unen para formar protones y neutrones. Ya sabemos de qué estan hechos (aunque más adelante concretaremos). 


¿Y los electrones? Pues bien, damos paso a la primera partícula elemental: el electrón. O sea, no se sabe de qué están hechos los electrones. De él sabemos que está cargado negativamente y que su masa es muy pequeña (0'000000000000000000000000000000911 Kg). El electrón forma parte de la Generación 1 de partículas elementales.


Esta ya la conocíamos. Una más desconocida, el neutrino electrónico. El neutrino electrónico es una partícula neutra muy pequeña. Se produce en la desintegración nuclear beta, que ya explicamos. Cada día somos atravesados por una cifra impensable de neutrinos. ¿De dónde vienen? Del Sol y de las estrellas, donde tienen lugar reacciones nucleares continuamente (o han tenido, ya que es posible que la estrella haya muerto hace unos cuantos años). ¿A dónde van? Atravesarán la Tierra siguiendo su camino.



Sigamos con la Generación 1, que vamos a completar con el quark arriba y el quark abajo. Deciros que a "los apellidos" de los quarks se les llama sabores. ¿Qué diferencia a ambos? Mientras que el arriba está cargado positivamente, el abajo está cargado negativamente. Además, el abajo es más másico que el arriba.


 
Pues bien, toda la materia está formado por la cuatro partículas de la Generación 1 (electrones, neutrinos electrónicos, quarks arriba y quarks abajo). Nosotros, somos una combinación de electrones, quarks arriba y quarks abajo. ¿Y dónde tenemos esos quarks? Formando los protones (2 quarks arriba y 1 abajo) y los neutrones (2 quarks abajo y 1 arriba).


La siguiente generación es, claro está, la 2. En esta podemos encontrar muones, quarks extraño, quarks encantado y neutrinos muónicos. Por último, la Generación 3, formada por tauones, neutrinos tauónicos, quarks fondo y quarks cima. No merece la pena destacar ninguna de las partículas de la Generación 2 y 3.

Todo lo que hemos visto son fermiones. La otra gran familia de partículas elementales son los bosones. ¿Diferencia? Los espines: mientras que el de los bosones es un número entero (por ejemplo, 1), el de los fermiones es un número fraccionario (por ejemplo, 1/2). ¿Y qué es el espín? Es un momento angular que la partícula tiene por ser ese tipo de partícula, es una propiedad intrínseca. Es como la masa o la carga. Queda muy bien explicado en este video:

Los bosones transmiten fuerzas. Son el fotón, el gluón, el bosón W y el bosón Z. El fotón transmite la fuerza electromagnética, por ejemplo, la luz, las ondas microondas o los rayos X. 


El gluón (del inglés, "glue", pegamento) se encarga de trasmitir la fuerza nuclear fuerte, la que hace que los protones del núcleo no se repelan (misma carga), y permanezcan unidos.  


 
Los bosones W y Z se encargan de la fuerza nuclear débil, responsable de la desintegración beta que ya explicamos en el post "Bomba sucia: la bomba que no explota".


 
Falta una fuerza: la fuerza gravitatoria. ¿Cómo se transmite? No se tiene todavía respuesta. 


Acabo el post son este resumen: