Al hablar de física de partículas se hace mención a los componentes elementales de la materia y las interacciones entre ellos. La búsqueda de la partícula más pequeña en que puede dividirse la materia comenzó en la Grecia clásica. Se trata de responder a “de qué está hecho y cómo funciona el Universo”, por lo que también enlaza con cosmología, origen y evolución del Universo.
Vocabulario básico de física de partículas
Aquí se pretende dar una visión global de los términos usados en física de partículas. Es prerrequisito tener presentes conceptos de física relativista como la energía relativista asociada a una partícula, y de física cuántica como la dualidad onda-partícula y términos asociados como spin, aparte de conocer interacciones (gravitatoria, electromagnética, fuerzas nucleares).
Diagrama resumen de partículas elementales y compuestas donde aparece vocabulario básico, además de interacciones y unificación.
- Partícula: objeto localizado al que podemos asociar ciertas propiedades. Excitación de campo cuántico.
- Antipartícula: partícula idéntica a otra en todo salvo números cuánticos opuestos. Notación: barra superior, salvo positrón que tiene nombre propio. Además de carga eléctrica (+,-) hay carga de color (azul, antiazul).
- Partícula fundamental: no está “constituida” por partículas más pequeñas, no tiene estructura interna.
- Fermión: partícula con spin semientero, cumple principio de exclusión de Pauli, forma la materia.
- Bosón: partícula con spin entero, no cumple principio de exclusión de Pauli. Algunas compuestas lo son.
- Bosón Gauge: bosón portador de fuerza que hace de mediador en interacción fundamental.
- Quark: fermión fundamental con número cuántico de “carga de color” que sufre interacción fuerte. Hay 6 tipos de quark, y 3 colores.
- Leptón: fermión fundamental sin carga de color no afectado por interacción fuerte. Hay 6 tipos de leptón, 3 con carga eléctrica negativa y otros 3 son neutrinos, sin carga eléctrica.
- Hadrón: partícula compuesta formada por quarks. A veces se dice que se dividen en mesones (2) y bariones (3), pero hay hadrones “exóticos” formados por más de 3.
- Barión: hadrón formado por tres quarks. Ejemplos son protón = uud y neutrón =udd (cada uno de un color)
- Mesón: hadrón formado por un quark y un antiquark. Un ejemplo es el pion (π+=u
d ) - Modelo estándar (SM en inglés): teoría física (relativista y cuántica de campos, gauge) que trata todas las partículas fundamentales y las tres interacciones electromagnética, fuerte y débil. Describe la materia y fuerzas conocidas con gran precisión. No incluye la interacción gravitatoria.
- Generaciones o familias de la materia: hay 3, y son agrupación de partículas fundamentales con características similares a la anterior, variando su masa y número cuántico de sabor.