TL; DR: En el Modelo Estándar de Física de Partículas (nuestro mejor modelo de partículas fundamentales hasta ahora): seis quarks (arriba, abajo, extraño, encanto, arriba, abajo), tres leptones cargados (electrón, muón, tau), correspondientes neutrinos (neutrino de electrones, neutrino de muón, neutrino de tau), antipartículas para todos ellos, bosones medidores (fotones, gluones, bosones W / Z) y el Higgs. [Más gravitones.]
Sin embargo, si me permite entrar en más detalles que eso, aquí hay una descripción más completa de ellos, que también describe sus propiedades.
Las palabras en cursiva indican jerga, así que no te preocupes si no las entiendes. Sin embargo, pensé que sería útil incluirlo para ayudarlo a comparar este conocimiento con cualquier otra lectura que elija hacer (como Wikipedia), que podría no explicarse usando las mismas palabras.
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El primer tipo de partícula fundamental es el quark . Hay seis quarks: arriba , abajo , extraño , encanto , arriba y abajo . Cada quark tiene un anti-quark correspondiente.
Los quarks vienen en pares: (arriba, abajo), (encanto, extraño), (arriba, abajo), en orden creciente de masa. El primero en cada par tiene una carga de +2/3, el último una carga de -1/3. Los anticuarios correspondientes tienen el negativo de esta carga; por ejemplo, un quark anti-up tiene un cargo de -2/3.
Los Quarks también tienen lo que se llama una carga de color . Esto puede ser rojo, verde o azul (y en la práctica cambia constantemente). Los antiquarks pueden tener carga de color antirreflectante, antigreen o antiblue. “Lo que son” no es muy significativo; solo piense en ellos como etiquetas.
La idea clave es que para una partícula real, debido a un principio llamado confinamiento de color , las cargas tienen que equilibrarse. En el nivel más simple, hay dos formas de hacer esto. O bien puede tener un quark y un antiquark (de, por ejemplo, coloración roja y anti-roja), produciendo un mesón; o puede tener un triplete de quarks (o antiquarks) con uno de cada color (anticolor), produciendo un barión . Los bariones y los mesones se llaman hadrones .
La mayoría de los hadrones son inestables. El único estable * es el protón (arriba, arriba, abajo); El neutrón (arriba, abajo, abajo) también es bastante estable, ya que duran minutos. Además, ciertas combinaciones de protones y neutrones forman combinaciones estables, a pesar de que los neutrones no son estables por sí solos. Estos son núcleos atómicos estables .
* Ciertos modelos de física también hacen que el protón sea inestable, con una vida útil muy larga, pero un protón libre es estable en el modelo estándar.
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El segundo tipo de partícula elemental es el leptón . Primero, los leptones cargados.
Hay tres leptones cargados: electrones , muones y tau . Al igual que los quarks, estas tres partículas tienen propiedades idénticas, excepto la masa, y van en orden creciente de masa. El electrón es estable; los otros dos no lo son. Todos tienen un cargo de -1. También hay antileptones correspondientes, con una carga de +1.
Luego, están los neutrinos . Estas son partículas sin carga, y hay una correspondiente a cada leptón, llamada neutrino electrónico , neutrino muón y neutrino tau , respectivamente. Durante mucho tiempo, pensamos que no tenían masa, pero recientemente se descubrió que tenían masa. Por esta razón, actualmente es una pregunta abierta si los neutrinos son su propia antipartícula o si también hay antineutrinos .
Tanto los leptones como los quarks son fermiones . Hablando en términos generales, esto significa que “ocupan espacio”. También tienen spin 1/2 , pero para fines prácticos es un término técnico que no tiene que entender.
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El tercer tipo de partícula elemental es el bosón de calibre . Todos estos tienen spin 1 , y son todos bosones , lo que significa que muchos pueden estar en el mismo lugar que desee. Todas estas partículas surgen porque la naturaleza es “simétrica” de alguna manera elegante.
El primer bosón de calibre es el fotón . Los fotones no tienen masa e interactúan con partículas cargadas. Se dice que el fotón lleva la fuerza electromagnética .
El segundo bosón de calibre es el gluón . Los gluones también son sin masa. El gluón, como los quarks, tiene carga de color; sin embargo, el gluón en realidad tiene dos: una carga de color y una carga anti-color. Por ejemplo, puede tener un gluón (rojo-azul). * El gluón puede interactuar con cualquier partícula fuertemente cargada. Esto significa que también puede interactuar consigo mismo. **
El tercer bosón de calibre es el bosón de calibre débil , que se divide en los bosones W y el bosón Z. El bosón W + tiene una carga de +1, la carga W- de -1 y la carga Z de 0. Estos bosones tienen masa, a diferencia de los gluones y fotones. Estos interactúan con todas las partículas zurdas , lo cual es (más o menos) una forma particular en que las partículas pueden “girar”. También hay interacciones entre las partículas con electroválvula y entre los bosones W y los fotones.
[Un aparte aquí para el gravitón , una partícula spin-2 que sirve como una aproximación de la gravedad cuántica. Realmente no es un bosón de calibre, pero sí tiene la fuerza gravitacional e interactúa con todas las partículas (sí, incluidas las sin masa).]
* Sin embargo, por razones técnicas, solo hay ocho combinaciones válidas, en lugar de las nueve combinaciones de colores anticolores que cabría esperar.
** Vale la pena mencionar: como los bariones y los mesones, teóricamente puede tener partículas libres de carga de color hechas completamente de gluones, llamadas bolas de pegamento .
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El último tipo de partícula es el bosón de Higgs . El bosón de Higgs es masivo, sin carga, spin-zero y no tiene carga de color. El Higgs interactúa con todas las partículas masivas. Para los bosones W y Z, esto surge de la “forma habitual”; para los demás, estos provienen de interacciones especiales llamadas interacciones Yukawa .
El campo de Higgs (que da lugar al bosón de Higgs) es responsable de dar masa a todas las demás partículas (excepto quizás a los neutrinos), a través de esas mismas interacciones Yukawa. En aras de la exhaustividad, describiré brevemente cómo sucede esto:
- Hay energía asociada con tener bosones de Higgs “cerca” de la mayoría de las otras partículas.
- Debido a que el Higgs es un campo taquiónico (que es una explicación completa, que implica la condensación de taquiones ), existe una “cantidad natural de Higgsiness”. (En realidad, es la desviación de esta “cantidad natural” o valor de expectativa de vacío , ese es el bosón de Higgs.)
- Esto significa que, cuando haces otra partícula, también tienes que hacer la energía para ponerla cerca de la “cantidad natural de Higgs”. Esto significa que la partícula tiene energía incluso cuando no se mueve, es decir, por [matemáticas] E = mc ^ 2 [/ math], tiene una masa.
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Espero que eso haya respondido cualquier pregunta que tengas! Si tiene más preguntas, me complace participar en los comentarios.
