Modelo estándar – Física –

Indivisible. Este es el significado de la palabra átomo en su origen griego. Pero durante el siglo XX, la comprensión del átomo ha avanzado enormemente dando como resultado los grandes avances tecnológicos de los que disfrutamos en el siglo XXI.

Modelos atómicos

En 1808, el profesor de inglés John Dalton propuso que la materia estaría compuesta por partículas indivisibles. Unos años más tarde, investigando los rayos catódicos, JJ Thomson sugirió que el átomo estaría compuesto por un núcleo masivo incrustado con partículas cargadas negativamente, los electrones. Ya en el siglo XX, el modelo atómico desarrollado por Ernest Rutherford y posteriormente perfeccionado por Niels Bohr sugiere que el átomo está compuesto por un núcleo diminuto rodeado de electrones que giran en órbitas a su alrededor. El núcleo estaría formado por partículas llamadas neutrones y protones.

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Con el desarrollo de la Mecánica Cuántica y el estudio de la radiación nuclear y las colisiones de partículas, se descubrió que el núcleo atómico tiene más que protones y neutrones.

El modelo estándar

A partir de numerosos descubrimientos de nuevas partículas, se desarrolló una teoría que podía relacionar las fuerzas conocidas y las diversas partículas que se habían encontrado. Luego vino el Modelo Estándar, una teoría de la física que describe las partículas fundamentales que componen la materia y las fuerzas electromagnéticas, fuertes y débiles.

Según el Modelo Estándar, las partículas se dividen en fermiones y bosones. Podemos decir que los fermiones constituyen materia. Tienen un espín semi-entero (pueden asumir valores 1/2, 3/2, 5/2, etc.) y obedecen al principio de exclusión de Pauli según el cual fermiones idénticos no pueden ocupar el mismo estado cuántico.

Los bosones son los encargados de transmitir la interacción de una fuerza. Un ejemplo bien conocido es el fotón. Es el responsable de transmitir la interacción electromagnética. Los bosones tienen espín con valores enteros (0,1,2,3 …) y no obedecen al principio de exclusión de Pauli.

El modelo estándar es una generalización de la electrodinámica cuántica (QDE). Esto significa que el EDQ es parte del modelo estándar y se puede utilizar para comprender los fenómenos electromagnéticos. Esta teoría indicó la existencia de una partícula similar al electrón pero con ciertas propiedades invertidas. Esta partícula es el positrón, que tiene una carga positiva a diferencia del electrón. Entonces es la antipartícula del electrón.

Las partículas nucleares, según el Modelo Estándar, estarían compuestas por quarks. Cada uno de ellos tiene 3 quarks con cargas fraccionarias. Así, el protón, con carga +1, está compuesto por 3 quarks: 2 con carga igual a + 2/3 y uno con carga igual a -1/3. El neutrón, con una carga 0, tiene 2 quarks con una carga de -1/3 y un quark con una carga de +2/3.

Los quarks también tienen una propiedad llamada color. Este color no tiene nada que ver con los colores que vemos, el nombre es solo una analogía con los colores básicos que componen el color blanco. De esta forma tenemos los quarks rojo, verde y azul, cada uno de los cuales puede asumir cargas iguales a -1/3 o +2/3. Entonces tenemos 6 tipos diferentes de quarks. Al igual que los electrones en EDQ, para cada uno de los 6 quarks diferentes que hemos mencionado hay 6 antiquarks, cuyas cargas son -2/3 o +1/3. La interacción entre ellos se produce a través de los gluones, que tiene este nombre por actuar como un pegamento (pegamento, en inglés) que une los quarks dentro de los protones y neutrones.

La lista de partículas fundamentales predichas en el modelo estándar es bastante grande. Solo por nombrar algunos fermiones, está el neutrino de tipo electrónico, una partícula que rara vez interactúa con la materia, pudiendo atravesar la Tierra sin chocar con ninguna partícula que forma el planeta. Todo el tiempo llueven neutrinos sobre nosotros sin que nadie se dé cuenta, salvo, por supuesto, unos pocos especialistas en detección de neutrinos. También hay 2 familias más de fermiones, con sus respectivos conjuntos de quarks y antiquarks, y partículas como el muón y su neutrino, el tau y su neutrino. Una de estas partículas tuvo su existencia recientemente detectada y fue decisiva para la confirmación experimental de la teoría.

Bosón de Higgs

El bosón de Higgs explica la diferencia de masa entre las partículas fundamentales. El anuncio de su descubrimiento tuvo lugar en julio de 2012 y le valió a François Englert y Peter Higgs el Premio Nobel de Física 2013.

Fuentes
http://www.if.ufrgs.br/~moreira/modelopadrao.pdf
http://ultimosecond.ig.com.br/ciencia/2012-07-04/descoberta-particula-de-deus.html
http://noticias.uol.com.br/ciencia/ultimas-noticias/redacao/2013/10/08/belga-e-britanico-ganham-no-nobel-de-fisica.htm

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