LAS PARTÍCULAS FUNDAMENTALES Y EL MODELO ESTÁNDAR

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FAMILIAS DE FERMIONES

La única familia de fermiones que tiene existencia en la materia ordinaria está formada por quarks y leptones de poca masa, y concretamente se compone de los quarks u y d, el electrón y su neutrino, además de sus antipartículas correspondientes, es decir, los dos antiquarks (anti-u y anti-d), el positrón y el antineutrino electrónico.

Los quarks se unen en tríos para constituir los neutrones y los protones, los cuales, a su vez se agrupan en los núcleos, que interaccionan con los electrones dando lugar a los átomos. Los neutrinos de los electrones participan en la desintegración beta radiactiva, en la que un neutrón se convierten en protón, emitiendo un electrón y un antineutrino.

Las partículas que componen las otras dos familias de fermiones no están presentes en la materia ordinaria, pero pueden crearse en aceleradores de partículas potentes. Así, la segunda familia está formada por los quarks c y s, el muón y el neutrino muónico, y sus antipartículas correspondientes. La tercera familia incluye los quarks t y b y la partícula tau y su neutrino, con sendas antipartículas para todos ellos. Esas partículas son tan inestables que no tiene sentido plantearse su existencia fuera de los experimentos. Eso sí, en ciertos procesos naturales, como los ocasionados por rayos cósmicos o por la radiactividad natural, es posible detectar la rápida formación y desintegración de algunas de dichas partículas.

Hoy sabemos que las interacciones débiles son las responsables de que todos los quarks y leptones más pesados decaigan, para producir quarks y leptones más ligeros de la familia I, por eso la materia estable que nos rodea contiene sólo electrones y los dos quarks más livianos, up y down. Cuando un quark o un leptón cambian de tipo, por ejemplo, un muón cambiando a un electrón, se dice que cambia de sabor. Por lo tanto, todos los cambios de sabor son producidos por la interacción débil.

Otra prueba adicional de la validez de este modelo es la interpretación de la estructura de los mesones. Recordemos que son partículas inestables de masa generalmente comprendida entre la de los electrones y la de los neutrones y sometidas a interacciones fuertes, de espín nulo o entero. Fueron identificados por Powell en 1947 en los rayos cósmicos, aunque su existencia había sido postulada por Yukawa en 1935. El modelo estándar explica perfectamente sus propiedades suponiéndoles constituidos únicamente por dos quarks, en concreto un quark y un antiquark, que den como resultado un color neto blanco (o neutro).

BOSONES

El modelo estándar propone que cada tipo de interacción entre las partículas materiales o fermiones tiene lugar mediante el intercambio de ciertas partículas: los bosones. Sus características, masa, carga, isospín, color, etc., vienen determinadas por el alcance e intensidad del tipo de interacción. Los bosones mediadores son doce, agrupados como siguen:
 Ocho tipos de gluones, portadores de la interacción fuerte, sin masa ni carga eléctrica.
 Tres bosones vectoriales (spin 1) intermediarios de la interacción débil, son W+, W- y Z0 .
 El fotón, mediador de la interacción electromagnética.

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