Resumen editado tomado de Microsoft Encarta:
Para responder a su pregunta, “¿Qué hace el giro de una partícula?”. Lo más importante, aparte de las cantidades de momento angular intrínseco, es el número impar / par y entero / número fraccional de giros que designa a una partícula como Boson o Fermion. Y luego estas 2 categorías se dividen en elementales y compuestas.
Los bosones elementales tienen giros que son números enteros (0, 1, 2, etc.). Los fermiones elementales tienen giros que son múltiplos impares de 1/2 (1/2, 1 1/2, 2 1/2, etc.).
Spin es la medida de la rotación de una partícula. La rotación se mide en múltiplos del número constante h / 2 (pi), donde h es un número llamado constante de Planck, igual a 6.626 × 10-34 julios-seg. El número (pi) es una constante aproximadamente igual a 3.14. Los diferentes tipos de partículas tienen diferentes rotaciones, pero las rotaciones de todas las partículas son iguales a un múltiplo de h / 2pi. El número que, cuando se multiplica por h / 2pi representa la rotación de la partícula, se llama giro de la partícula.
Los bosones pueden existir juntos en formas elementales o compuestas y pueden ocupar el mismo espacio al mismo tiempo, pero los fermiones elementales no pueden. Por ejemplo, las ondas de luz son bosones elementales y pueden viajar y ocupar el mismo espacio, pero 2 electrones que son fermiones elementales no pueden.
Ahora, para hacer las cosas aún más confusas, aunque los fermiones elementales no pueden ocupar el mismo espacio, incluso los fermiones compuestos numerados pueden ocupar el mismo espacio.
Los físicos tienen una regla para determinar si una partícula compuesta es un bosón o un fermión. Si una partícula contiene un número impar de fermiones, es un fermión. Si contiene un número par de fermiones, es un bosón compuesto. Los mesones contienen un quark y un antiquark, es decir, dos fermiones, por lo que son bosones, por lo tanto, un mesón es un bosón compuesto. Esta regla se extiende a partículas más grandes también.
Por ejemplo, un núcleo de helio ligero (3) contiene dos protones y un neutrón. Tanto los protones como los neutrones son fermiones elementales (porque contienen un número impar de quarks), por lo que el átomo de helio ligero también es un fermión, un fermión compuesto. Un núcleo de helio ordinario contiene dos neutrones y dos protones (fermiones pares), por lo que es un bosón, un bosón compuesto y puede ocupar el mismo espacio al mismo tiempo.
Para resumir:
Los bosones se dividen en dos grupos principales. Un grupo se llama bosones elementales, o bosones que no están formados por otras partículas. El otro grupo contiene bosones compuestos formados por un número par de fermiones elementales, como el helio.
Los bosones elementales juegan un papel crucial en la transferencia de energía entre los fermiones que componen la materia.
Los bosones elementales también se llaman mediadores. Los mediadores llevan las cuatro fuerzas fundamentales en la naturaleza entre las partículas. Las cuatro fuerzas fundamentales son la fuerza electromagnética, la fuerza fuerte, la fuerza débil y la fuerza gravitacional.
La fuerza electromagnética controla las interacciones entre partículas con carga eléctrica. El bosón que lleva la fuerza electromagnética se llama fotón.
El bosón que lleva la fuerza fuerte mantiene unidas partículas llamadas quarks.
Los bosones W y Z que llevan la fuerza débil son los únicos bosones elementales conocidos con masa. Cada uno tiene giros de 1 y sin carga de color.
Los físicos no han detectado un bosón conocido como el gravitón, la partícula que puede mediar la fuerza gravitacional. Si existe, el gravitón tiene un giro de 2 y no tiene carga eléctrica ni masa. Los físicos sospechan que el gravitón transfiere la fuerza gravitacional entre las partículas, al igual que el fotón transfiere la fuerza electromagnética entre las partículas.
El bosón más interesante es el bosón de Higgs. Los bosones de Higgs transportan masa entre partículas, así como los bosones mediadores transportan fuerzas entre partículas.
Y, por supuesto, los fermiones son sus partículas básicas cotidianas que generalmente nunca pueden ocupar el mismo espacio. Con la excepción de los fermiones pares como Helium 4 (que se compone de fermiones elementales pares) que pueden ocupar el mismo espacio y, por lo tanto, se considera un bosón compuesto.
Un ejemplo de fermiones elementales son los electrones con un giro de 1/2. Estas pequeñas partículas cargadas negativamente que rodean el núcleo de un átomo se clasifican como fermiones elementales donde no hay dos electrones que puedan ocupar el mismo espacio. Por lo tanto, deben organizarse de manera compleja alrededor de los átomos para que cada electrón evite ocupar el mismo lugar que ocupa otro electrón.
La forma en que los electrones están dispuestos en los átomos de un elemento determina las propiedades químicas y físicas del elemento. Si los fermiones no fueran distintos de los bosones, todos los elementos podrían compartir las mismas propiedades químicas y físicas.
Y en relación con los electrones, en el sentido de que pertenecen a la misma categoría conocida como leptones, se encuentran los neutrinos.
Los neutrinos son miembros de un grupo de partículas elementales llamadas leptones. Los leptones difieren de otras partículas elementales en una propiedad llamada espín. Todos los neutrinos tienen un giro de +1/2.
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