De hecho, los protones y los neutrones son partículas compuestas: un protón está formado por dos quarks “arriba” y un quark “abajo”, mientras que un neutrón está formado por dos quarks “abajo” y un quark “arriba”. Son posibles muchas otras combinaciones de quarks y sus antipartículas, pero no son estables y tienen una vida útil corta. Una de esas combinaciones es el pión. Hay varias variedades de piones compuestos de quark up y antidown; un quark abajo y un quark antiup; o un par anti-antílope o antidown descendente. Los piones son portadores de fuerza: mantienen unidos los neutrones y, especialmente, los protones dentro de un átomo a pesar de la enorme fuerza electrostática que empujaría a esos protones.
Entonces, en el nivel más básico, está el electrón y el quark arriba y abajo, y estas partículas constituyen toda la materia que vemos. Sin embargo, resulta que este patrón se repite dos veces más: está el muón (que es como un electrón pesado), el extraño quark y el quark encanto; y la partícula tau (una versión aún más pesada del electrón), el quark superior y el quark inferior. Estas partículas son muy pesadas y viven solo por un tiempo muy corto, pero se pueden detectar en aceleradores de partículas.
En una partícula como el protón, los quarks se mantienen unidos por partículas denominadas gluones. El electromagnetismo está mediado por fotones. Además, también existe la interacción débil, con dos partículas portadoras de fuerza pesada: el bosón W y el Z. La interacción débil es responsable de ciertas formas de desintegración nuclear y de convertir los neutrones en protones. Parte del exceso de energía en las interacciones débiles sale en forma de neutrinos, que son como electrones sin electricidad; partículas muy livianas que son casi indetectables, ya que casi nunca interactúan con la materia (la mayoría de los neutrinos que alcanzan la Tierra pasan a través de ella como si nuestro planeta no estuviera allí). Al igual que los electrones, los neutrinos también tienen contrapartes más pesadas (por lo que existe el electrón neutrino, el muon neutrino y el tau neutrino.)
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Finalmente está el bosón de Higgs, que juega un papel esencial en la forma en que los bosones W y Z, el electrón y sus primos más pesados, y los quarks obtienen sus masas.
Wikipedia tiene un buen diagrama que contiene todas estas partículas elementales:
Además de este diagrama, existe el hipotético gravitón (que sería responsable de mediar la gravedad; sin embargo, desarrollar una teoría cuántica de la gravedad sigue siendo uno de los principales desafíos en física teórica); y otra partícula hipotética, el axión, que puede resolver ciertos problemas en el Modelo Estándar de física de partículas y también puede ser un candidato para el infame contenido de “materia oscura” en el universo.
Por último, las teorías más especulativas predicen zoológicos de partículas completamente nuevos: por ejemplo, la supersimetría predice que cada una de estas partículas tiene un compañero supersimétrico. Sin embargo, tales partículas nunca se vieron en los experimentos de aceleración de partículas.
