Los ladrillos que componen la materia, los ladrillos de los ladrillos

En la época de Aristóteles, los científicos consideraban que los cuatro elementos constituyentes de la materia eran: agua, tierra, aire y fuego. Durante esa misma época, se decía también que todas las cosas estaban constituidas por unidades indivisibles denominadas átomos. Con el correr del tiempo y de las investigaciones, se llego a saber mas acerca de los diferentes elementos, de los átomos y de cómo estos estaban compuestos. Hoy en día, la física tiene un modelo estándar de las partículas fundamentales y de la interacción entre ellas. Suponíamos que los electrones, protones y neutrones eran estos mínimos componentes, pero se ha avanzado un paso más. La situación actual es la siguiente:

1.     Existe materia y antimateria (Dirac-Anderson), es decir para cada partícula existe una equivalente con propiedades opuestas en la región de la antimateria. Si una partícula se encuentra con su antipartícula, se produce la desaparición de ambas, transformándose sus masas en reposo en energía según la ecuación de Einstein E = mc². Nuestro universo visible esta compuesto casi totalmente por materia, muy poca antimateria existe desde el inicio del universo allá por el big bang.

2.     Clasificamos a las partículas (todas tienen sus correspondientes antipartículas) en dos grandes grupos:

a)    Fermiones:

 a su vez clasificados en:

·        Quarks: son seis a saber: up(U), down (D), charm (C), strange (S), top (T), bottom (B). Tienen carga eléctrica fraccionaria. En 1964 Gell-Mann denomino a los tripletes que componían lo que hasta ese momento eran partículas elementales del núcleo atómico, como “quarks” palabra sacada de un pasaje de la obra Finnegan’s Wake de James Joyce:

“ Three quarks for Muster Mark!...”

·        Leptones: son seis a saber: electrón (e), neutrino del electrón (n_e), muon (m), neutrino del muon (n_m), tauon (t), y neutrino de tau (n_t). Tienen carga eléctrica nula o dada por un numero entero.

b)    Bosones:

Que de acuerdo a nuestro sentido común, diríamos que no son una partícula (algo que tiene masa), sino que son entes, que ahora reconocemos que pueden comportarse como partículas y están asociados con la transmisión de las fuerzas de interacción entre los fermiones, son los portadores de las fuerzas. Existen bosones para cada una de las fuerzas existentes en la naturaleza, y ellos son:

·     Fotón: que transmite la fuerza electromagnética la cual es la interacción entre partículas cargadas (recordemos QED).

·     Gluon: que transmite la fuerza cromodinámica, la cual es la interacción entre partículas con carga de color (recordemos  QCD)

·     W y Z: que transmiten la fuerza débil que aun no hemos descripto pero que esta relacionada con la desintegración y emisión de partículas desde núcleos de átomos.

·     Gravitón: que transmite la fuerza de gravedad que tampoco se ha aislado u observado sino a través de sus efectos. Es un concepto similar al de campo gravitacional.

¿Dónde están los protones y los neutrones?  La realidad es que estas partículas componentes del núcleo en los átomos y por muchos años consideradas como elementales, no son elementales ya que están compuestas por otras. Por eso hablamos acerca de los ladrillos de los ladrillos. Como vimos en la sección de la QCD, los quarks no pueden existir en forma aislada sino que se mantienen unidos según las reglas dadas por la QCD.

De los quarks surgen por combinación los Hadrones según la siguiente regla:

·        Mesón: esta formado por un par quark-antiquark (color+anti-color).

·        Barión: esta formado por tres quarks o tres anti-quarks. Los bariones más conocidos son los protones y los neutrones

Todas las partículas estables de la naturaleza están compuestas por quarks up y down y por el electrón y el neutrino del electrón. Los otros quarks forman partículas que  tienen ciclos de vida mucho mas cortos que los del protón y el neutron, a pesar de que dicho ciclo es lo suficientemente largo como para que puedan ser detectadas mediante equipos especiales. Lo que se denomina el gusto o sabor de los quarks (flavor) que es una manera de diferenciarlos, esta determinado por su carga, su masa y la presencia o ausencia de ciertas propiedades que si bien no están completamente entendidas, se las ha identificado con los siguientes nombres:

extrañeza, encanto, belleza, verdad y color (QCD).

( Última modificación: 12 de octubre de 2001)

--- La física cuántica  casi sin ecuaciones  ---