Modelo Estandar
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Modelo Estándar Preparado por: Prof. Elba M. Sepúlveda, c.Ed.D. CROEM – 16 marzo 2013 ¿Qué es el modelo estándar? • Teoría que describe las relaciones entre las interacciones fundamentales conocidas y las partículas elementales que componen toda la materia. Tres generaciones de la materia • Toda la materia visible está hecha de la primera generación de partículas. • También se le conoce como famila – I, II y III. Quarks Quarks • Junto a los leptones son los constituyentes fundamentales de la materia. • Son los únicos que interactúan con las cuatro fuerzas fundamentales. • Siempre se encuentran unidos con otros. • El descubrimiento del mesón J/ψ en 1974 llevó al reconocimiento de que éste estaba hecho de un quark encantado y su antiquark. http://www.particleadventure.org/quarks.html El color http://www.particleadventure.org/quarks.html El concepto de partícula Gota Molécula Átomo Protón Quark Los modelos tienen limitaciones. En resumen, los quarks: • Son las únicas partículas fundamentales que interactúan con las cuatro fuerzas fundamentales. • Junto con los leptones, son los constituyentes fundamentales de la materia. • En la naturaleza no se encuentran quarks aislados. – Se encuentran en grupos, llamados hadrones, de dos o tres quarks, conocidos como mesones y bariones. Hadrones Mesón • Son partículas compuestas de un quark y su antiquark. • Pion, kaon, J/ψ • π+ µ++νµ Barión • Compuestos de tres quarks. • p, n, ∆ http://www.particleadventure.org/hadrons.html Bariones Tabla de bariones Leptones ¿Qué es un leptón? • Son partículas elementales – Electrón - e – Muón - µ – Tau - τ • Tienen masas diferentes. • Incluye los distintos tipos de neutrinos. Neutrinos • Son un tipo de leptón. • Casi no tienen masa. • Partícula más abundante en el universo. • Hay 700M por cada protón. • Hasta los guineos emiten neutrinos debido a la radiactividad natural del potasio. Neutrinos • No interaccionan con otras partículas. • Pueden pasar a través de la Tierra y de cualquier materia sin perturbarla. • Pueden ser afectados por la fuerza nuclear débil y la gravitatoria. Decaimiento de leptones En resumen, los fermiones son: • Quarks – Up – down – Charm - strange – Top – botom • Leptones – Electrón- νe – µ − νµ – τ − ντ Tienen spin de múltiplos de ½ Bosones Acarreadores de las fuerzas – mediadores de fuerzas • Tienen un espín entero (0,1,2,...). • No cumplen el principio de exclusión de Pauli – Establece que no puede haber dos fermiones con todos sus números cuánticos idénticos. • Siguen la estadística de Bose-Einstein. – Tipo de mecánica estadística que describe las propiedades de conjuntos grandes de partículas capaces de coexistir en el mismo estado cuántico en equilibrio térmico. Bosones vs Fermiones Principio de exclusion de Pauli Se pueden apilar un infinito número de bosones en una caja pequeña, por otro lado solamente un número limitado de fermiones puede acomodarse en ese mismo espacio. A los bosones no les molesta compartir el espacio. Fuerzas en la naturaleza ???? Fuerzas en el modelo estándar El fotón • • • • Es la partícula que acarrea la fuerza electromagnética. No tiene masa. Viaja a la velocidad de la luz. Transmite la fuerza entre los electrones y el núcleo atómico. ¿Cómo los átomos emiten fotones? http://science.howstuffworks.com/light7.htm El gluón • Bosón portador de la interacción nuclear fuerte. • No posee masa ni carga eléctrica, pero sí carga de color. • Estas partículas son las que "unen" los quarks dentro de los nucleones. • Transmite la fuerza entre los quarks dentro de los protones y neutrones. Decaimiento • Ocurre cuando un leptón o un quark parece convertirse en uno más ligero (se desintegra o decae), se dice que cambian de sabor. • Todos los procesos de cambio de sabor se deben a la interacción débil, y en todas ellas interviene uno de los tres tipos de bosones intermedios. → ̅ http://www-d0.fnal.gov/Run2Physics/top/top_public_web_pages/top_feynman_diagrams.html Z – Boson • Partículas que transmiten fuerza entre neutrones y protones en el núcleo atómico. • Partícula pesada que acompaña los bosones W+ y W-. Z – Boson Decaimiento de Z http://www.symmetrymagazine.org/article/august-2008/explain-it-in-60-seconds-z-boson W – Boson • Transmite fuerzas • Su decaimiento cambia protones a neutrones y viceversa. • Causa fusión nuclear en las estrellas. • Crea elementos pesados en las estrellas. http://www.symmetrymagazine.org/article/january-2013/we-are-all-made-of-star-stuff-thanks-to-the-w En resumen… Complejo pero es la mejor explicación Partículas fundamentales Partículas en Física La partícula que falta en el modelo es… Ese es el tema de la próxima presentación. Preparado por: Prof. Elba M. Sepúlveda [email protected] Marzo 2013
