SÉNECA DIGITAL

Revista digital del IES Séneca


mayo de 2019

Número 7
ISSN: 1988-9607
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LAS PARTÍCULAS FUNDAMENTALES Y EL MODELO ESTÁNDAR

José Antonio Montiel Tosso, profesor de Física y Química

LOS LEPTONES

Se encuadran bajo la denominación de leptones, del griego leptos (ligero), al conjunto de partículas elementales que no interaccionan a través de la fuerza nuclear fuerte. Los leptones son eléctricamente neutros o tienen carga unidad, y, por supuesto, son fermiones. Además, no parecen tener ninguna estructura interna. Este grupo integrado por el electrón, el muón, el mesón tau y las tres clases de neutrinos asociadas a ellos. Además, igual que los quarks, cada una de estas partículas tiene su antipartícula correspondiente.

Aunque todos los leptones son relativamente ligeros, de espín igual a ½ y ma¬sa inferior a la de los mesones, sus propiedades son muy diferentes. El electrón tiene carga negativa, una masa de 0,511 MeV y es estable. Sin embargo, el muón, también de carga negativa, posee una masa alrededor de 200 veces superior a la del electrón, pero es inestable y se desintegra después de una vida media de 2,2·10-6 segundos, en un electrón, un neutrino y un antineutrino. Este proceso, igual que la desintegración beta, ocurre por interacción débil, lo que indica que la fuerza nuclear débil actúa igualmente sobre leptones y sobre quarks. Finalmente, encontramos el leptón tau, con una masa mucho mayor que el protón. Es muy inestable y poco conocido: se desintegra tras una vida media de 3·10-13 segundos, produciendo diversos tipos de leptones o hadrones y un neutrino tauónico.

Los neutrinos poseen una propiedad característica que los asocia específicamente con algún tipo de leptón cargado. Se ha encontrado experimentalmente que cuando un neutrino electrónico interacciona con la materia siempre se producen electrones y nunca muones u otro tipo de leptones. Lo mismo ocurre con el resto de las clases de neutrinos. Cuando un leptón pesado decae, es decir, se desintegra, una de las partículas resultantes es siempre el neutrino asociado. Las otras pueden ser cualquier leptón más su correspondiente antineutrino, o cualquier quark con su antiquark.

Los neutrinos son los leptones más ligeros. Las medidas experimentales indican que la masa del neutrino electrónico, si la tiene, es menor que 10 eV. Además, carece de carga, por lo que sólo experimenta las dos fuerzas más débiles de la naturaleza, es decir, la fuerza gravitatoria y la fuerza nuclear débil. Por esta razón, los neutrinos reaccionan con la materia de forma extremadamente leve. Así, los neutrinos producidos por el Sol pueden atravesar la Tierra sin ser absorbidos. Esto hace difícil su detección y el estudio experimental de sus propiedades físicas.


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