Partículas fundamentales
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Partículas elementales Las partículas elementales son los constituyentes elementales de la materia. Originalmente el término partícula elemental se usó para toda partícula subatómica como los protones y neutrones, los electrones y otros tipos de partículas exóticas que sólo pueden encontrarse en los rayos cósmicos o en los grandes aceleradores de partículas, como los piones o los muones. Sin embargo, a partir de los años 1970 quedó claro que los protones y neutrones son partículas compuestas de otras partículas más simples. Actualmente el nombre partícula elemental se usa para las partículas, que hasta donde se sabe, no están formadas por partículas más simples en interacción. Partículas subatómicas Los neutrones, protones y otras partículas compuestas como los hadrones y los mesones están formados por constituyentes más simples llamados quarks y antiquarks y "nubes" de gluones que los mantienen unidos. La lista de partículas subatómicas que actualmente se conocen consta de centenares de estas partículas, situación que sorprendió a los físicos, hasta que fueron capaces de comprender que muchas de esas partículas realmente no eran elementales sino compuestas de elementos más simples llamados quarks y leptones que interaccionan entre ellos mediante el intercambio de bosones. El término partícula elemental se sigue usando para cualquier partícula que esté por debajo del nivel atómico. Por ejemplo, es usual hablar de protones y neutrones como partículas elementales aún cuando hoy sabemos que no son "elementales" en sentido estricto dado que tienen estructura ya que el modelo estándar analiza a estas partículas en términos de constituyentes aún más elementales llamados quarks que no pueden encontrarse libres en la naturaleza. Partículas propiamente elementales Otras partículas subatómicas como los leptones y entre ellos los neutrinos son partículas, de las que se cree son realmente elementales. Los neutrinos, entidades que comenzaron su existencia como artificios matemáticos, ya han sido detectados y forman parte de todas las teorías físicas de la composición de la materia, de la cosmología, astrofísica y otras disciplinas. Actualmente se cree que los leptones, los quarks y los bosones gauge son todos los constituyentes más pequeños de la materia y por tanto serían partículas propiamente elementales. Existe un problema interesante en cuanto a estas partículas propiamente elementales, ya que parecen los leptones, por ejemplo, agruparse en series homofuncionales, siendo cada generación similar a la anterior pero formada por partículas más masivas: • • • Generación 1: electrón, neutrino eléctrónico, Quark arriba, quark abajo. Generación 2: muón, neutrino muónico, quark extraño, quark encantado. Generación 3: tauón, neutrino tauónico, quark fondo, quark cima. Aunque no se tienen demasiadas ideas de por qué existen estas tres generaciones, en teoría de cuerdas el número de generaciones existentes tiene que ver con la topología de la variedad de Calabi-Yau que aparece en su formulación. Concretamente el número de generaciones coincidiría en esta teoría con la mitad del valor absoluto del número de Euler de la variedad de Calabi-Yau.[1] Sin embargo, esto no es estrictamente una predicción ya que en el estadio actual de la teoría de cuerdas pueden construirse espacios de Calabi-Yau de diferente número de Euler. Se sabe que si quiere construirse una teoría de cuerdas que de lugar a sólo tres generaciones, el número de Euler debe ser ±6. Existe la hipótesis de que los quarks están formados de preones. Quark Un neutrón visto por dentro: dos quark abajo (d) y un quark arriba (u). En la física de las partículas los quarks, junto con los leptones, son los constituyentes fundamentales de la materia. Varias especies de quarks se combinan de manera específica para formar partículas tales como protones y neutrones. Los quarks son las únicas partículas fundamentales que interactúan con las cuatro fuerzas fundamentales. Son partículas de espín 1/2, por lo que son fermiones. Forman, junto a los leptones, la materia visible . Hay seis tipos distintos de quarks que los físicos de partículas han denominado de la siguiente manera: • • • up (arriba) down (abajo) charm (encanto) • • • strange (extraño) top (cima) y bottom (fondo). Fueron nombrados arbitrariamente basados en la necesidad de nombrarlos de una manera fácil de recordar y usar, además de los correspondientes antiquarks. Las variedades extraña, encanto, fondo y cima son muy inestables y se desintegraron en una fracción de segundo después del Big Bang, pero los físicos de partículas pueden recrearlos y estudiarlos. Las variedades arriba y abajo sí que se mantienen, y se distinguen entre otras cosas por su carga eléctrica. En la naturaleza no se encuentran quarks aislados, siempre se encuentran en grupos, llamados hadrones, de dos o de tres quarks, que se conocen como mesones y bariones respectivamente. Uso en el modelo estándar Murray Gell-Mann recibió el premio Nobel de Física en 1969 por su aporte en la teoría de las partículas atómicas.La noción de quark teórica nace del intento de clasificar a los hadrones, ahora explicados gracias al modelo de quarks. Murray Gell-Mann y Kazuhiko Nishijima realizaron esa clasificación de manera independiente en 1964.[3] Los quarks son la conclusión de los intentos para encontrar los fundamentos de la construcción de la materia. Con el triunfo de la teoría atómica en el siglo XIX se concluía que los átomos eran los componentes últimos de la materia y de ahí su nombre por ser indivisibles. Con el modelo atómico de Rutherford se demostró que el átomo no era indivisible, constaba de un núcleo y de una nube electrónica. El núcleo atómico se demostró posteriormente que estaba conformado de protones y neutrones. Con sólo cinco partículas elementales, fuera de los protones, neutrones y electrones, en la década de 1930 comenzaron a aparecer los muones de alta radiación y algunos neutrinos de forma indirecta. La confirmación de más mesones y bariones, primero en experimentos con alta radiación y luego en aceleradores de partículas, dieron la impresión de que nos enfrentábamos a un zoológico de partículas y fueron el impulso para buscar cada vez más partículas elementales. El esquema usado por Gell-Mann para unir a las partículas era mediante su isospín y su extrañeza. Utilizó una unidad simétrica derivada del álgebra actual, que se la conoce como una aproximación de la simetría quiral de la cromodinámica cuántica (QCD). Esta es una simetría global de sabor SU(3) que no debe confundirse con la simetría gaugeana de la cromodinámica cuántica. En este esquema, los mesones ligeros (de espín 0) y los bariones (espín -1/2) estaban agrupados juntos en octetos de simetría de sabor. Una clasificación de los bariones de espín -3/2 en una representación 10 arrojó la predicción de una nueva partícula, la Ω-. Su descubrimiento en 1964 llevó a la aceptación de este modelo. La representación 3 que faltaba fue identificada como los quarks. [cita requerida] El esquema fue llamado por Gell-Mann como de ocho maneras (eightfold way en inglés), una inteligente asociación de los octetos del modelo con los ocho caminos o maneras del budismo. Descubrimiento experimental A mediados de la década de 1960 había un cierto consenso en que el protón poseía un tamaño aproximado de 10–15 m con una distribución suave de carga en su interior. Los análisis de ciertas propiedades de reacciones de altas energías de hadrones llevó a Richard Feynman a postular subestructuras de hadrones, a los que él llamo partones (porque eran parte de los hadrones).[4] La serie de experimentos en el SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) entre 1967 y 1973 tenían como objetivo estudiar la dispersión electrón-protón y ver la distribución de carga en el protón[5] . Estos experimentos eran muy parecidos a los realizados por Rutherford años atrás para confirmar la existencia del núcleo atómico. El SLAC es un acelerador de partículas lineal donde partículas como los electrones pueden alcanzar energías de hasta 50 GeV, lo suficiente para que estos puedan traspasar nucleones. El análisis teórico de las colisiones inelásticas que tuvieran lugar entre el electrón y el protón lo había trabajado James Bjorken. Este consideró varias hipótesis para explicar la función de forma de la dispersión. De todas ellas, la más especulativa era considerar al protón compuesto por partículas puntuales cargadas y con espín 1 / 2. Al analizar los datos para diferentes cantidades de momento transferidos al protón, se comprobó que el ajuste de Bjorken con tal hipótesis era el adecuado[5] . Se habían descubierto los quarks de manera experimental lo que permitió obtener el premio Nobel de Física de 1990 a Taylor, Kendall y Friedmann, líderes de los experimentos en el SLAC. Más adelante, otros experimentos de colisiones inelásticas con neutrinos hechas en el CERN sirvieron para confirmar los resultados del SLAC. Se confirmó que los partones de Feynmann y los quarks eran exactamente la misma cosa. Con la prueba de la libertad asintótica en la cromodinámica cuántica que realizaron en 1973 David Gross, Frank Wilczek y David Politzer, la conexión se hizo estable. A estos científicos se les concedió el premio Nobel de Física en el 2004 por este trabajo. Kendall dijo sobre el hallazgo: ...el descubrimiento específico fue un descubrimiento. No sabíamos si estaría ahí, y tampoco nadie en este mundo - ni la gente que inventó el quark ni toda la comunidad teórica. Nadie podía decir especifica y unívocamente: hey amigos vayan por el quark. Esperamos que esté en los nucleones.[5] Diferentes sabores [editar] Al principio se creía que sólo existían el quark arriba, abajo y extraño. En 1970, Sheldon Glashow, John Iliopoulos y Luciano Maiani postularon la existencia del quark encantado para impedir cambios no físicos de sabor en las desintegraciones débiles que podrían aparecer en el modelo estándar. El descubrimiento del mesón J/ψ en 1974 llevó al reconocimiento de que éste estaba hecho de un quark encantado y su antiquark.[6] Luego, se planteó la hipótesis del quinto y sexto quark, llamados quark cima y fondo. La existencia de una tercera generación de quarks fue predicha por Makoto Kobayashi y Toshihide Maskawa en 1973, ellos se dieron cuenta de que la violación de la simetría CP por kaones neutros no podría acomodarse en el modelo estándar con las dos generaciones hasta ese momento existentes de quarks. El quark fondo fue descubierto en 1977 y el quark cima en 1996.[7] Significado de quark La palabra fue originalmente acuñada por Murray Gell-Mann como una palabra sin sentido que rimaba con pork,[8] pero sin ortografía.[9] Después, él encontró la palabra «quark» en un libro de James Joyce titulado Finnegans Wake y de ahí se uso su ortografía: Three quarks for Muster Mark! Sure he has not got much of a bark And sure any he has it's all beside the mark. Del libro Finnegans Wake de James Joyce La frase tres quarks (three quarks en inglés) encajaba particularmente bien (como se menciona en la cita) ya que en ese tiempo sólo había tres quarks conocidos y entonces los quarks estaban en grupos de tres en los bariones.En el libro de Joyce, se da a las aves marinas tres quarks, quark toma un significado como el grito de las gaviotas (probablemente onomatopeya como quack para los patos). La palabra es también un juego de palabras en entre Munster y su capital provincial Cork. Generación Los físicos han ido separando a las partículas que, primero teóricas, han ido hallando experimentalmente en los aceleradores de partículas. Las dividieron en generaciones de dos leptones y dos quarks. Entre ellos varía la masa que va aumentando de acuerdo al número de la generación, siendo la tercera la más pesada hasta el momento. El modelo estándar predice las tres generaciones de quarks y leptones que conocemos pero no podría descartarse del todo la posibilidad de una cuarta generación.En el caso de los quarks tenemos como primera generación a los quarks arriba y abajo; los de segunda son los quarks encantado y extraño; y los de tercera generación son los quarks fondo y cima. Propiedades Los quarks no se encuentran libres en la naturaleza sino que se agrupan formando hadrones. Estos se dividen en dos tipos: • • Mesones: formados por un quark y un antiquark (piones, kaones,...) Bariones: formados por tres quarks (protones, neutrones,...) Como se mencionó antes existen 6 tipos de quarks, cada uno con su sabor, su carga, su isospín débil y su masa (entre las propiedades más importantes). Una lista de estas propiedades para cada quark sería:[11] [12] Nombre Símbolo Generación Isospín débil Sabor Carga Masa arriba (up) u 1 +½ Iz=+½ +⅔ 1.5 – 4.0 abajo (down) d 1 -½ Iz=-½ -⅓ 4–8 extraño (strange) s 2 -½ S=-1 -⅓ 80 – 130 encantado (charm) c 2 +½ C=1 +⅔ 1150 – 1350 quark fondo (bottom) b 3 -½ B'=-1 -⅓ 4100 – 4400 quark cima (top) t 3 +½ T=1 +⅔ 170900 ± 1800 Junto a los leptones, los quarks forman prácticamente toda la materia de la que estamos rodeados. En concreto la constituyen los dos primeros quarks ya que forman los protones y neutrones que a su vez forman los núcleos atómicos. Carga La carga eléctrica de los quarks es -⅓ o +⅔ de la carga elemental. Por esto siempre las partículas compuestas (bariones y mesones) tienen una carga entera. Experimentalmente (por ejemplo en el experimento de la gota de aceite de Millikan) no hay información de cargas fraccionarias de partículas aisladas. La tercera parte de la carga en los hadrones es debido a la presencia de los quarks. Actualmente se desconoce por qué la suma de las cargas de los quarks en un protón se corresponde exactamente a la del electrón, un leptón, con signo opuesto. Masa Aunque si bien se habla de la masa de los quarks en el mismo sentido que la masa de cualquier otra partícula, la noción de masa para un quark es complicada por el hecho que los quarks no pueden encontrarse solos en la naturaleza. Como resultado, la noción de la masa de un quark es una construcción teórica que tiene sentido sólo cuando se especifica exactamente que se usará para definirla. La simetría quiral aproximada de la cromodinámica cuántica, por ejemplo, permite definir el radio entre varias masas de quarks a través de combinaciones de las masas de los octetos pseudoescalares de los mesones en el modelo de quarks por la teoría de perturbación quiral, tenemos: El hecho de que el quark arriba tenga masa es importante porque había un problema con la violación CP si éstos no tenían masa. Los valores absolutos de las masas son determinados por las reglas de suma de funciones espectrales (o también las reglas de suma de la cromodinámica cuántica). Otro método para especificar las masas de los quarks fue usada por Gell-Mann y Nishijima en el modelo de quarks que conectaba la masa del hadrón con la masa de los quarks. Estas masas, llamadas masas constituyentes de quarks, son considerablemente diferentes de las masas definidas anteriormente. Las masas constituyentes no tienen ningún significado dinámico posterior. Por otro lado, las masas de los quarks mas masivos, el encantado y el fondo, se obtuvieron de las masas de los hadrones que contenian un quark pesado (y un antiquark ligero o dos quarks ligeros) y del análisis de quarkonios. Los cálculos del enrejado de la cromodinámica cuántica usando una teoría efectiva de quarks pesados o cronodinámica cuántica no relativista son usadas actualmente para determinar la masa de esos quarks. El quark cima es lo suficientemente pesado que la perturbación de la QCD puede ser usada para determinar su masa. Antes de su descubrimiento en 1995, la mejor teoría estimaba que la masa del quark cima podía obtenerse del análisis global de test de precisión del modelo estándar. El quark cima, sin embargo, tiene la única cantidad de quarks que se desintegran antes de hadronizarse. Entonces, la masa puede ser directamente medida de los productos desintegrados resultantes. Estos sólo pueden ser hechos en el Tevatrón que es el único acelerador de partículas con la suficiente energía para producir quarks cima en abundancia. Isospín débil El valor de esta propiedad para los quarks es de 1/2, y su signo depende de qué tipo de quark es. Para los quarks tipo u (u, c y t) es de +1/2, mientras que para los otros, llamados quarks tipo d (d, s, b), es de -1/2. De acuerdo con el isospín débil, un quark tipo u deberá desintegrarse para obtener un quark tipo d y viceversa. No se admiten desintegraciones entre quarks del mismo tipo. Las partículas que permiten estos cambios de carga del isospín débil son los bosones W y Z. Sabor Debido a la interacción débil todos los fermiones, y en este caso los quarks, pueden cambiar de tipo; a este cambio se le denomina sabor.[13] Los bosones W y Z son los que permiten el cambio de sabor en los quarks, éstos bosones son los causantes de la interacción débil. Cada quark tiene un sabor diferente que interectuará con los bosones de una manera única. El sabor de los quarks arriba y abajo es el isospín débil, antes mencionado. El quark extraño, tendrá un número cuántico o sabor, homónimo, llamado extrañeza y tiene el valor de -1. Para el quark encantado es encantado y tiene el valor de 1; y así sucesivamente con los otros dos como se puede ver en la tabla anterior. Carga de color Los quarks al ser fermiones deben seguir el principio de exclusión de Pauli. Este principio implica que los tres quarks en un barión deben estar en una combinación antisimétrica. Sin embargo la carga Q=2 del barión Δ++ (que es un cuarto del isospín Iz = 3/2 de los bariones) puede ser realizado sólo por quarks con espín paralelo. Esta configuración es simétrica bajo intercambio de quarks, esto implica que existe otro número cuántico interno para que pueda hacerse esa combinación antisimétrica. A esta propiedad, o número cuántico, se le denominó color. El color no tiene nada que ver con la percepción de la frecuencia de la luz, por el contrario, el color es la carga envuelta en la teoría de gauge, más conocida como cromodinámica cuántica. El color es una simetría gaugeada SU(3). Los quarks están localizados en la representación fundamental 3 y por lo tanto tienen tres colores, análogo con los tres colores fundamentales rojo, verde y azul, de ahí viene su nombre. Es por eso que se suele decir que existen 18 tipos de quarks, 6 con sabor y cada uno con 3 colores. Subestructura Nuevas extensiones del modelo estándar de física de partículas indican que los quarks podrían estar compuestos de subestructuras. Esto asume que las partículas elementales del modelo estándar de física de partículas son partículas compuestas; estas hipótesis están siendo evaluadas, aunque actualmente no se ha descubierto tal estructura. Las llamadas subestructuras de los quarks se denominan preones. Leptón En física, un leptón es una partícula con espín -1/2 (un fermión) que no experimenta interacción fuerte (esto es, la fuerza nuclear fuerte). Los leptones forman parte de una familia de partículas elementales conocida como la familia de los fermiones, al igual que los quarks. Un leptón es un fermión fundamental sin carga hadrónica o de color. Existen seis leptones y sus correspondientes antipartículas: el electrón, el muón, el tau y tres neutrinos asociados a cada uno de ellos. Propiedades de los leptones. Hay tres conocidos sabores de leptones: el electrón, el muón y el leptón tau. Cada sabor está representado por un par de partículas llamadas doblete débil. Uno es una partícula cargada masiva que lleva el mismo nombre que su sabor (como el electrón). La otra es una partícula neutra casi sin masa llamada neutrino (como el electrón-neutrino). Todas las seis partículas tienen su correspondiente antipartícula (como el positrón o el electrón-antineutrino). Todos los leptones cargados conocidos tienen una sencilla unidad de carga eléctrica (que depende de si son partículas o antipartículas) y todos los neutrinos y antineutrinos tienen carga eléctrica cero. Los leptones cargados tienen dos estados espín posibles, mientras una sola helicidad es observada por los neutrinos (todos los neutrinos son zurdos y todos los antineutrinos son diestros. Las masas de los leptones también obedecen a una relación simple, conocida como la fórmula de Koide, pero actualmente ésta relación no puede ser explicada. Cuando interactúan partículas generalmente el número de leptones del mismo tipo (electrones y electrón-neutrino, muones y muónneutrino, leptón tau y neutrino tau) mantienen lo mismo. Este principio es conocido como la conservación del número leptónico. La conservación de el número de leptones de diferente sabor (p.e. número electrónico o número muónico) algunas veces puede ser violada (como en la oscilación de neutrinos). Una ley de conservación más fuerte es el número total de leptones de todos los sabores que es violada por una pequeña cantidad en el modelo estándar por las llamadas anomalías quirales. Los acoples de los leptones a los bosones de gauge son independientes del sabor. Esta propiedad es llamada universalidad leptónica y ha sido probada en medidas de la vida media de tauones y muones, y en decaimientos parciales de bosones Z, particularmente en los experimentos de SLC y LEP. Fermiones Quarks Quarks Nombre Símbol o Generació n Antiquarks Carga eléctric a (e) Masa en reposo (MeV/c² ) Nombre Símbol o Generació n Carga eléctric a (e) Masa en reposo (MeV/c²) Arriba Primera --- Antiarriba Primera --- Abajo Primera --- Antiabajo Primera --- Encantad o Segunda --- Antiencantad o Segunda --- Extraño Segunda --- Antiextraño Segunda --- Cima Tercera --- Anticima Tercera --- Fondo Tercera --- Antifondo Tercera --- Leptones Leptones cargados Nombre Símbolo Electrón Neutrinos Masa en reposo Carga −1 Nombre Símbolo Neutrino electrónico 1ª generación Masa en reposo Carga 0 < 3·10−6 0,511 Positrón +1 Antineutrino electrónico 0 Muón −1 Neutrino muónico 0 2ª generación 105,658 < 0,19 Antimuón +1 Antineutrino muónico Tauón −1 Neutrino tauónico 0 Antitauón +1 Antineutrino tauónico 0 3ª generación 0 1776,99 < 18,2 Bosones de gauge Carga eléctric a (e) Carga de color Spi n Masa en reposo (GeV/c² ) Existencia Vida media Desintegraciones más importantes Fotón Neutra Neutra 1 Nula Confirmad a Estable --- Bosón W ±1 Neutra 1 80,425 Confirmad a 3·10-25 Nombr e Símbol o [1] Bosón Z Neutra Neutra 1 91,187 Confirmad a 3·10-25 --- Gluón Neutra Color + Anticolo r 1 Nula Confirmad a Estable --- Gravitó n Neutra Neutra 2 Nula Hipotética Estable --- Bosón de Higgs Neutra Neutra 0 > 114 Hipotética Inestabl e Axión Neutra Neutra 1 < 10-9 Hipotética --- [1] --- La 'q' hace referencia a cualquier quark. La 'ele' de molde hace referencia a cualquier leptón cargado. Partículas compuestas [editar] Mesones [editar] Spi n Masa en reposo (MeV/ c²) S C B Pión cargado 0 139,6 0 0 0 Pión neutro 0 135,0 0 0 0 Kaón cargado 0 493,7 + 1 0 0 Kaón neutro 0 497,7 + 1 0 0 Kaón corto 0 497,7 (* ) 0 0 Kaón largo 0 497,7 (* ) 0 0 5,2·10-8 Eta 0 547,75 0 0 0 5·10-19 Eta prima 0 957.78 0 0 0 3·10-21 Rho cargado 1 776 0 0 0 0,4·10-23 Partícu la Símbolos Quarks Vida media (s) Desintegraciones más importantes 2.60·108 0,84·1016 1,24·108 Oscilaci ón 0.89·1010 --- Rho neutro 1 775,8 0 0 0 0,4·10-23 Omega neutra 0 782,65 0 0 0 0,4·10-23 Phi 1 1.019,4 6 0 0 0 16·10-23 D cargado 0 1.869,3 0 + 1 0 D neutro 0 1.864,5 0 + 1 0 D extraño 0 1.968,2 + 1 + 1 0 4,9·10-13 J/Psi 1 3.096,9 16 0 0 0 7,2·10-21 B cargado 0 5.279,0 0 0 + 1 1,63·10- B neutro 0 5.279,4 0 0 + 1 1,53·10- B extraño 0 5.369,6 -1 0 + 1 1,46·10- B encanta do 0 ≈6.400 0 + 1 + 1 4,6·10-13 Upsilon 1 9.460,3 0 0 0 0 1,3·10-20 Masa en reposo (MeV/c ²) S C B Protón 938,27 0 0 0 Neutrón 939,56 0 0 0 885,7 [4] Delta doble ≈1.232 0 0 0 6·10-24 1,04·1012 4,10·1013 12 12 12 --- Bariones [editar] Partícul a Símbolo 1] [ Quarks 2] [ Spi n Vida media (s) Estable [3] Desintegraciones más importantes --- positiva Delta positiva ≈1.232 0 0 0 6·10-24 Delta neutra ≈1.232 0 0 0 6·10-24 Delta negativa ≈1.232 0 0 0 6·10-24 Lambda neutra 1.115,6 8 − 1 0 0 Sigma positiva 1.189,3 7 − 1 0 0 Sigma neutra 1.192,6 4 − 1 0 0 Sigma negativa 1.197,4 5 − 1 0 0 Xi neutra 1.314,8 3 − 2 0 0 Xi negativa 1.321,3 1 − 2 0 0 Omega 1.672,4 5 − 3 0 0 Omega encantad a 2.697,5 − 2 + 1 0 Xi positiva encantad a 2.468 − 1 + 1 0 Xi neutra encantad a 2.471 − 1 + 1 0 Lambda encantad a 2.284,9 0 + 1 0 Xi doble encantad a 3.519 0 + 2 0 Lambda inferior 5.624 0 0 − 1 2,63·1010 8,01·1011 7,4·10-20 1,48·1010 2,90·1010 1,64·1010 8,21·1011 6,90·1014 4,42·1013 1,12·1013 2,00·1013 <3,30·1 0-14 1,23·1012 --- [1] El símbolo de los antibariones es el mismo pero con una barra superpuesta. Los antibariones están formados por los respectivos antiquarks. [3] Debe ser superior a 1030 años. [4] Vida media de los neutrones libres. En los núcleos atómicos son estables. [2] Compañeras supersimétricas [editar] Los nombres son nombres propuestos para el castellano de las compañeras supersimétricas. La convención para los nombres de éstas partículas es: fermiones con los mismos nombres que sus compañeros pero empezando con 's', y bosones con los mismos nombres más el sufijo '-ino'. 1ª generación 2ª generación 3ª generación Sarriba Sencantado Sima Sabajo Sextraño Sfondo Selectrón Smuón Stauón Sneutrino electrónico Sneutrino muónico Sneutrino tauón Fotino Wino Zino Gluino Gravitino [1] Higgsino Squarks Spin 0 Sleptones Spin 0 Gauginos Spin ½ [1] El gravitino tiene en teoría un spin 3/2. Bosón En física de partículas, un bosón es uno de los dos tipos básicos de partículas elementales de la naturaleza (el otro tipo son los fermiones). La denominación "bosón" fue dada en honor al físico indio Satyendra Nath Bose. Se caracterizan por: 1. 2. Tener un momento angular intrínseco o espín entero (0,1,2,...). No cumplen el principio de exclusión de Pauli y siguen la estadística de Bose-Einstein, esto hace que presenten un fenómeno llamado condensación de Bose-Einstein (el desarrollo de máseres y láseres fue posible puesto que los fotones de la luz son bosones). 3. La funciones de onda cuántica que describe sistemas de bosones es simétrica respecto al intercambio de partículas. Algunos bosones aunque se comportan como bosones de hecho están compuestos de otras partículas, por ejemplo los núcleos de átomos de Helio bajo ciertas condiciones se comportan como bosones aun cuando están compuestos por cuatro fermiones, que a su vez no son elementales cuando son examinados en experimentos de muy alta energía. Ejemplos de bosones • El núcleo de deuterio, un isótopo del hidrógeno • • • • • • • • Átomos de helio-4 o partículas alfa En definitiva cualquier núcleo con espín entero. fotones fonones bosones W y Z gluones Bosón de Higgs Bosón X Discusión Todas las partículas elementales son bosones o fermiones, dependiendo de si su espín es entero o semientero. En física de altas energías y de partículas se dice que los bosones son los mediadores de fuerza o partículas portadoras de las interacciones fundamentales, puesto que los campos eléctromagnético, electrodébil, fuerte y presumiblemente el gravitatorio están asociados a partículas de espín entero. De hecho, la descripción cuántica de las interacciones fundamentales mencionadas consiste en el intercambio de una partícula que será siempre un bosón virtual. Así la interacción de dichos bosones virtuales con fermiones reales es lo que da lugar a dichas interacciones o fuerzas fundamentales. El alcance de dicha interacción en general viene dado por la masa de la partícula intercambiada. A los bosones involucrados en dichas interacciones se les denomina bosones gauge. Estos son los bosones W y Z para la interacción débil, los gluones para la interacción fuerte, los fotones para la fuerza electromagnética y el teórico gravitón para la fuerza gravitatoria. Las partículas compuestas por otras partículas, como los protones, los neutrones o los núcleos atómicos, pueden ser bosones o fermiones dependiendo de su espín total. De ahí que muchos núcleos sean, de hecho, bosones. Basta que el número de fermiones que componga esa partícula sea par para que el sistema compuesto sea un bosón. Así, la mayoría de los elementos tiene isótopos que serán fermiones, es el caso del helio-3, o bosones, como el helio-4. El deuterio es también bosón; sin embargo, sus vecinos protio y tritio son fermiones. Mientras que los fermiones están obligados a cumplir el principio de exclusión de Pauli: "no puede haber más de una partícula ocupando un mismo estado cuántico", no existe dicha exclusión para los bosones, ellos pueden ocupar estados cuánticos idénticos. El resultado de esto es que el espectro de un gas de fotones a cierta temperatura de equilibrio posee un espectro de Planck (ejemplos de ello son la radiación del cuerpo negro o la radiación del fondo cósmico de microondas, testigo que nos remonta al universo temprano). El trabajo con láseres, las propiedas de superfluido del helio-4 y la reciente formación del condensado de Bose-Einstein son todos consecuencia de la estadística de los bosones. Las diferencias entre las estadísticas bosónica y fermiónica es sólo apreciable en grandes densidades, que es cuando las funciones de onda se superponen. A bajas densidades ambos tipos de estadísticas se aproximan a la estadística de Maxwell-Boltzmann, donde ambos tipos de partículas se comportan clásicamente.
