Lo que expongo en
este artículo, es lo que está “aceptado” por la ciencia en nuestros días. Nada
impide que se pueda descubrir propiedades, interacciones o partículas nuevas…
MEF es en realidad
una teoría que contiene errores o rangos
de acción como cualquiera… Esta tiene como fin tratar de explicar cuáles
son las partículas básicas que interactúan en nuestro universo conocido.
Para el MEF tenemos
dos tipos de Fermiones. Leptones: Un leptón es un fermión fundamental
sin carga hadrónica (tipo de clasificación según propiedades) o de color.
Existen seis leptones y sus correspondientes antipartículas: el electrón, el
muon, el tau y tres neutrinos asociados a cada uno de ellos. 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 Hadrones: Dos tipos los que se
diferencian por el número de Quarks que intervienen. En este caso tres Quarks, Bariones (protones y neutrones). En este otro dos Quarks Mesones (Pion, Kaón, Eta, Rho, Phi, D, B, etc…). Se investiga la formación de partículas con
cuatro o más Quarks combinados.
Los Quarks son los
siguientes up (arriba), down (abajo), charm (encanto), strange (extraño), top
(cima) y bottom (fondo). Y hay tres colores (rojo, verde, azul) por cada uno. O
sea, un total de 18 partículas. Más sus antipartículas o antiquarks. Recordemos
que por cada partícula hay una antipartícula, en algunos casos vamos a explicar
cómo algunas partículas hacen a la vez de su propia antipartícula.
Como ejemplo:
Fermion / Lepton /
Electrón (e-) su
antipartícula es el “positrón” igual masa y carca opuesta. Cuando se encuentra
una partícula (materia) y su anti-partícula (antimateria) se desintegran
(emitiendo dos rayos gamma o dos fotones).
Hadrones / Bariones /
protón (p+) compuesto por
tres quarks (uud). Su antipartícula es el anti-protón igual masa y carga
contraria. Si colisionan se aniquilan con estallido de radiación gamma.
Nota: La
antipartícula se crea en laboratorio junto a su partícula. No piensen que va a
ir caminando por la calle, se van a encontrar con una persona que parece su
hermano gemelo y que al tocarlo se desintegrarían en luces de colores… Por
suerte…
Existen más de 300
partículas… A estas partículas también la podemos clasificar por el espín: Si
es un número entero o fraccionario que representa en ángulo de rotación, y la
fuerza con la que interactúan…
La ciencia asume que
hay 4 fuerzas en la naturaleza. Pero en próximos artículos vamos a hablar de
ellas con más detalle… Como así también la forma de detectar estas partículas,
como el uso de Colisionadores de Hadrones y por otros métodos…
En la naturaleza
también tenemos Bosones: Simples (W+,
W- uno es antipartícula del otro y el bosón simple llamado Gluon que ella misma
es su antipartícula), otros como el Fotón que es a su vez antipartícula de sí
mismo, etc... Compuestos (El núcleo de deuterio, un isótopo del hidrógeno. Átomos
de helio-4 o partículas alfa).
A modo de resumen voy
a comentar los cuatro campos o fuerzas fundamentales según sus partículas sin
mayores detalles.
Fuerza electromagnética (Fotón). Fuerza Fuerte (Gluones), Fuerza
Débil (W y Z), Fuerza de Gravedad
(hipotética “gravitón”). Esta última fuerza es en cuestión la más enigmática de
las cuatro… Sobre todo porque no se ha descubierto su partícula. Tampoco encontraron
la forma de aislarnos de ella. Podemos escondernos de la radiación, de la luz,
de los campos magnéticos. Pero no se descubrió absolutamente nada sobre la faz
de la tierra que nos aísle de la gravedad… Y quién la descubra, va a ser
probablemente el Nobel de Física mejor otorgado de todos los tiempos… Para
aclarar el radio de acción de estas partículas. Es menor a un Ångström
(0.000000001 metros).
A distancias muy
pequeñas la creación y aniquilación de partículas se da muy deprisa. Ese lapso
de tiempo sería de unos 0.000000000000000000001 segundos o 0.1 zepto segundo…
En esta parte es cuando llegamos a unos de los vacíos más
importantes de la MEF… Es el momento donde pasamos a hablar del famoso por
estos días Bosón de Higgs. Esta partícula fue prevista por el físico escocés
Peter Higgs en 1964. Año posteriores usada por Weinberg (1967) y Salam (1968)
para explicar por qué otras partículas como los bosones W y Z, tienen masa.
(Algo que hasta nuestros días y con el consecuente descubrimiento del bosón de
Higgs no se pudo probar). En consonancia con la teoría, se suponía que el
mecanismo del bosón de Higgs chocaría con otras partículas otorgándolas de
“masa”. O sea, generaría cierta inercia (resistencia al cambio), todo esto en
un tiempo de vida media muy corto como vimos…
Como una persona de
gran peso corporal que entra a una sala de cine por la puerta principal
(apareciendo y desapareciendo en intervalos muy pequeños), justo cuando todo el
mundo sale… Interesante… Concluyo que el nobel de física por el momento va más
por el descubrimiento de una nueva partícula que por sus propiedades intrínsecas
aun inciertas… De todas formas se necesitas 2 años de pruebas, ya que alguien
puede refutar el descubrimiento o la misma teoría de campo…
O sea, la MEF no explica como las partículas
tiene masa (cantidad de materia que posee un cuerpo).
En mecánica
relativista la masa en reposo con la que se mide estas partículas no es ni la
masa inercial F=ma. Ni tampoco, la masa gravitatoria o peso F=mg. Sino esta
M=E/c2 que sale de E=mc2.
Cuando hablamos de la
diferencia que tenemos entre una masa en reposo determinada de un Quark (u) y
otra del “conjunto” de dos Quark (Up) y un Quark (Down) en un Protón (uud).
Tenemos que aclarar que la mayoría de masa de los hadrones que se forman viene
de la energía del campo de color (energía y masa son lo mismo: E=mc²), y no de
los propios quarks. O sea, un Quarks mide menos su “masa en reposo” que dentro
de un protón.
Otra cuestión que no resuelve MEF es la violación de la
simetría CPT.
A grandes rasgos, la
CPT es: Revisión de la Carga, Inversión de la Paridad y Revisión del Tiempo. C
(se refiere a la sustitución de partículas por sus antipartículas), P
(inversión del espacio en relación a un punto), T (Inversión del tiempo, o
poner la “película” en inversa).
Aparentemente hay
violaciones muy pequeñas de la CPT. Respecto a la primera C (El último
descubrimiento sobre Daya Bay en un artículo anterior publicado en el #PeriódicoCS).
Donde las antipartículas de neutrinos tienen un tiempo de vida media inferior a
su partícula. Y así existen otros ejemplos…
Algo que dejamos para
la próxima y no sabemos si es otro defecto de la MEF o de la simple
interpretación de los científicos en modelos cosmológicos… Es la Energía y la Materia Oscura. Como la
MEF no explica nada, y según los modelos de expansión del universo. Habría una
fuerza interactuando a nivel cósmico provocada por materia oscura (oscura
porque no se tiene ninguna prueba de su existencia, ni se sabe absolutamente
nada de ella). Simplemente en los modelos donde entra en juego la gravedad se
detecta ciertas discrepancias… Pero esto ya tiene que ver con un universo
abierto, o en infinita expansión acelerada como el nuestro, también para
futuros artículos…
Más sobre el tema
pueden consultar un artículo de Marco Antonio Moreira del Instituto de Física
de Porto Alegre – UFRGS – Brasil. O en Modelo Estándar de Física de Partículas
en Wilkipedia.
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