En el modelo estándar de la física de partículas, los electrones no tienen estructura interna. Los protones y los neutrones están compuestos por tres quarks: un protón consta de dos quarks arriba y un quark abajo; un neutrón consiste en un quark up y dos quarks down. Para completar, los quarks no tienen estructura interna en el Modelo Estándar.
Tal vez eso solo responda al 95% de su pregunta. Preguntas naturales a partir de aquí: ¿hay alternativas al modelo estándar? ¿Qué hace que el modelo estándar sea tan … estándar? ¿Por qué tenemos la confianza que tenemos en el modelo estándar? ¿Qué nivel de confianza es ese?
Algunas respuestas:
- ¿Cómo están presentes los protones en el núcleo si ambos tienen la misma carga?
- ¿Por qué los núcleos tienden a tener más neutrones que protones en un número de masa alto?
- Los protones son inamovibles. ¿Cómo se emiten durante la radiación como partículas alfa?
- ¿Por qué es importante la mielinización de las neuronas?
- ¿Por qué los electrones no pierden energía mientras se mueven alrededor de los protones?
Tenemos una confianza bastante alta en el modelo estándar. Fue desarrollado principalmente a principios / mediados del siglo XX, y se basa en una montaña de evidencia experimental. En la década de 1950, con el avance de los aceleradores y detectores de partículas, hubo una explosión de partículas recién descubiertas. Había literalmente cientos de ellos. Cada partícula, en ese momento, se pensaba que era “fundamental”.
A través de algunos métodos teóricos ingeniosos que involucran matemáticas “exóticas”, se desarrolló la teoría de los quarks. (La matemática era exótica para los físicos de la época , pero era conocida por los matemáticos por generaciones, y ahora es al menos una pequeña parte de la mayoría de los planes de estudios de pregrado en física). Era todo lo que querías de una teoría científica: explicaba los fenómenos observados actualmente, y predijo fenómenos no observados que luego se observaron. (Los “fenómenos” en cada caso fueron principalmente la existencia de ciertas partículas, sus productos de descomposición y sus masas).
Entonces, ¿cuál es el alcance del modelo estándar? Es bastante bueno, pero nadie diría que está completo. No incorpora gravedad alguna. Tampoco tiene en cuenta la materia oscura o la energía oscura. También tiene algunos problemas más sutiles. Por ejemplo, el Modelo Estándar sugiere que la materia y la antimateria deben encontrarse en proporciones iguales en el universo, cuando esto obviamente no se ajusta al experimento. Por lo menos, la gente quiere una teoría que tenga una simetría “rota” entre la antimateria y la materia.
Las personas estudian extensiones del Modelo Estándar. Por ejemplo, hay un concepto llamado “supersimetría” que … bueno … es lo que parece. Propone que el modelo estándar actual describe solo la mayoría de las partículas en el universo, y cada partícula del Modelo Estándar tiene un “compañero supersimétrico”. Por lo general, ponen una “s” al comienzo de estos socios … así que los quarks se emparejan con las escuadras , electrones se emparejan con selectrones, etc. Generalmente, una “partícula” se empareja con una “espartícula”.
Hasta donde yo sé, la supersimetría tiene una especie de futuro oscuro. No se han encontrado “partículas” hasta la fecha. Se esperaba encontrar algunos en el LHC, pero no se encontró ninguno. Sin embargo, todavía hay personas que piensan en la supersimetría, al menos hasta donde yo sé.
La teoría de cuerdas en varios sabores son otras posibles extensiones del Modelo Estándar.
Entonces, ¿dónde nos deja eso?
El modelo estándar es muy bueno para un montón de cosas. Pero nadie que lo entienda ni un poquito afirmaría que incluso intenta representar una imagen completa del universo. ¿Qué significa que los electrones o quarks no tienen estructura interna en el Modelo Estándar? No es que estas partículas no tengan necesariamente una estructura interna. Más bien, que no entendemos el universo lo suficiente como para que la estructura interna de estas partículas, si es que hay alguna, tenga importancia.
