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El modelo estándar de las partículas - Coggle Diagram
El modelo estándar de las partículas
Partículas elementales y antipartículas
Las
antipartículas
, si tienen
carga
, es
opuesta
a la de las partículas. Cada partícula tiene su antipartícula.
Las
partículas elementales
son las que
forman la materia
y son
indivisibles
Se pueden clasificar en
bosones
y
fermiones
dependiendo de si cumplen el
Principio de exclusión de Pauli.
El principio de exclusión de Pauli dice que
no
hay
dos fermiones idénticos
que puedan ocupar simultáneamente el
mismo estado cuántico.
El principio de exclusión de Pauli no se aplica a los
bosones
: todas tienen
valores enteros de espín
. Fotones, gluones, gravitones y los bosones W, Z y Higgs son todos bosones.
Tipos de partículas elementales y familias
Fermiones
(con masa, en la materia, principio de exclusión de Pauli)
Leptones
Tau (familia 3)
Muy poco estables
:red_cross:
Electrón neutrino (familia 1)
Muón (familia 2)
Muón neutrino (familia 2)
Sin carga eléctrica
:forbidden:
Electrón (familia 1)
Tau neutrino (familia 3)
Quarks
(forman protones y neutrones)
Down
Charm
Strange
Top
Up
Bottom
:explode:
Interaccionan y forman
hadrones
(materia nuclear)
Mesones
Bariones
Protón
(2 up + 1 down)
Neutrón
(2 down + 1 up)
Diferencia entre leptones y quarks
Los
quarks no pueden existir libremente
debido a la
fuerza fuerte
, que aumenta cuanto más separados están. Sin embargo, los
leptones
pueden ser
independientes
.
Los
quarks
están sujetos a
todas las fuerzas fundamentales
, mientras que los
leptones
lo están a todas
menos la fuerza fuerte
. Esto es porque la fuerza fuerte solo puede actuar en el núcleo de un átomo.
Los leptones tienen
números enteros
de
carga eléctrica
(1 los electrones y 0 los neutrinos), mientras que los
quarks
tienen
números fraccionarios
y pasan a tener una carga entera cuando se unen entre ellos.
Bosones
(fuerzas elementales)
Cargas
Color
Por cada color hay un
anticolor
(anti-azul, anti-verde, anti-rojo)
Existen
3 colores
: azul, rojo y verde
La carga de color es una propiedad que sirve para que dos
quarks
del
mismo sabor
puedan estar
dentro de un mismo protón o neutrón
Se estudia con la
cromodinámica cuántica
Es una
propiedad cuántica
asociada
fuerza fuerte
(absorción o emisión de
gluones
)
Eléctricas
Las cargas eléctricas se miden el
Columbios
(SI)
Las cargas pueden ser
positivas
(+) o
negativas
(-). Las cargas de signos
iguales
se
repelen
y las de signos
distintos
se
atraen
Es una
propiedad
que presentan las
partículas subatómicas
. La
materia
es neutra (mismo número electrones y protones), pero puede
adquirir
una
carga
eléctrica y generar un
campo eléctrico
Cuando un
objeto
se carga
eléctricamente se debe a un
desplazamiento
de
electrones
(perdida o incorporación). Cuantos
más electrones
,
más negativa
será la carga
Sabor
El
sabor
es el nombre con el que se
diferencian
las diferentes
especies
de un
mismo tipo de partícula
. Están parametrizados por un número cuántico
Hay
6 tipos
de sabores de quarks
(u, d, c, s, t, b)
Un quark de un sabor puede
transformarse
en otro de otro sabor mediante la
interacción nuclear débil (intercambio de bosones W)
Mesones y bariones
Un
mesón
es la unión entre un
quark
de un color y su
anti-quark de su anti-color
Un
barión
es la unión de
3 quarks
con cada uno uno de los
colores posibles
(azul, rojo y verde)
Interacciones básicas
Reciben este nombre porque cualquier otro tipo de interacción se puede explicar a base de estas
Electromagnética
Alcance
infinito
(partículas con carga)
Interacción
atractiva
o
repulsiva
, dependiendo de la carga
Mantiene la estructura de la
materia
Cargas con
distinto
signo se
atraen
, cargas con
mismo
signo se
repelen
Intensidad 100 veces
menor
que la
nuclear fuerte
, pero
mayor
que la
gravitatoria
Mantiene los
electrones alrededor del núcleo
Intercambio de
fotones
Nuclear fuerte
Mantiene la
estabilidad
del
núcleo
de los átomos
Une
protones y neutrones
Interacción
atractiva
Alcance no mayor de 10 a la -15, es la
interacción más intensa
Intercambio de
mesones
y
gluones
Gravitatoria
Intercambio de
gravitones
La
más débil
de todas las interacciones (10 a la -39). Dicha intensidad disminuye con el aumento de la distancia.
Alcance
infinito
(entre cuerpos con masa)
Mantiene la estructura del
Universo
Nuclear débil
Su alcance no supera los 10 a la -7 m,
intensidad
10 a la -14 veces
más pequeña que la nuclear fuerte
Intercambio de bosones W+, W- y Z0
Responsable de
fenómenos radiactivos
Propiedades importantes de la fuerza nuclear fuerte
Confinamiento
Es una condición que
mantiene unidos a los quarks
, de forma tal que siempre se mantengan vinculados en un
trío,
formando un neutrón o un protón y que hace que la combinación de estos no tengan
ningún color
(blanco), puesto que un solo quarks tendría color, lo que no es posible.
Libertad asintótica
Dada la intensidad de la fuerza atractiva de la interacción nuclear fuerte, se necesitan
enormes cantidades de energía
para
reducirla
y liberar un tanto estas partículas. Pero sería necesaria una
cantidad infinita
para s
epararlos completamente
, reduciendo la distancia de separación a cero.
Y como no es posible disponer de energías infinitas, no es posible reducir la distancia de separación a cero, de manera que la
libertad
se vuelve
asintótica.
La
fuerza nuclear fuerte
es muy
intensa
a
energías normales
, y une a los quarks entre sí fuertemente, pero a
altas energías
la interacción fuerte se hace
menos intensa.
Así, los quarks se comportan como partículas libres.
Bosones
Escalar
Higgs
Su espín es 0 y su descubrimiento nos ayudó a comprender el origen fundamental de la masa. Las partículas con mayor afinidad con el campo de Higgs tendrás más masa que las que tienen menos afinidad. No tiene carga eléctrica y es muy inestable.
Tensores
Gravitón
Aún no se ha descubierto un bosón ocupado de la fuerza gravitatoria, pero aún así nos científicos ya han bautizado a esta partícula como Gravitón. Este explicaría el origen cuántico de la gravedad y unificaría las cuatro fuerzas fundamentales.
Gauge
Fotón
No tienen carga eléctrica ni masa, y son responsables de la existencia de la fuerza electromagnética. También son "las partículas de la luz", por lo que permiten la existencia de un amplio espectro de ondas (donde se encuentra la luz visible)
Bosón Z
Son muy masivos y eléctricamente neutros y se encargan de mediarla fuerza nuclear débil. Hace, junto al bosón, W, que los neutrones y los neutrinos se unan para formar protones.
Gluón
No tienen carga eléctrica, pero sí tienen carga de color. Son los responsables de la fuera nuclear fuerte, actúan como el "pegamento" de los átomos.
Bosón W
Son algo menos masivos que los bosones Z y tienen carga eléctrica (+ y -). Su función es la misma que la de los bosones Z.
