Modelo estándar.

El modelo estándar es la teoría que describe las relaciones entre las interaciones fundamentales conocidas entre partículas elementales que componen toda la materia.

• Hadrón: partícula subatómica formada por quarks que permanecen unidos debido a la interación fuerte. Existen dos tipos de hadrones: bariones y mesones ordinarios.
• Gluón: bosón portador de la interacción nuclear fuerte, una de las cuatro fuerzas fundamentales.   
•  Fermión: uno de los tipos básicos de partículas que exiten en la naturaleza los Quarks y leptones son dos tipos de fermiones fundamentales.
   -Leptón: partícula con movimiento angular intrínseco que no experimenta                         interacción fuerte. Existen seis leptones y sus correspondientes antipartículas: electrón, muon, tan y tres neutrinos.     
             -Quark: constituyente fudamental de la materia (al igual que los leptones), las diferentes especies de Quarks se unen de manera específica para formar partículas como los protones y neutrones.
• Bosón: el segundo de los tipos básicos de partículas elementales de la naturaleza.

FERMIÓN

En la descripción de la mecánica cuántica no relativista las funciones de onda de los fermiones son antisimétricas, lo cual se corresponde con el hecho de que obedecen la estadística de Fermi-Dirac verificando, por tanto, el principio de exclusión de Pauli. Esta propiedad implica, que dos fermiones no pueden ocupar el mismo estado cuántico al mismo tiempo. Todas las partículas elementales "observadas" son fermiones o bosones. Una partícula compuesta, formada por varias elementales, puede ser también un fermión o un bosón dependiendo sólo del número de fermiones que contenga:

• Las partículas compuestas que contienen un número par de fermiones llegan a comportarse como bosones (para valores de la energía tales que no se rompan las ligaduras entre ellas). Este es el caso, por ejemplo, de los mesones o del núcleo de carbono-12.
• Las partículas compuestas que contienen un número impar de ferminones se comportan en sí mismas como fermiones. Este es el caso, por ejemplo, de los bariones o del núcleo de carbono-13.

QUARKS Y LEPTONES

TABLA 1

			Quarks
	u	d	c	s	t	b
carga	2/3 e	-1/3 e	2/3 e	-1/3 e	2/3 e	-1/3 e
			LEPTONES
	electrón	neutrino	muon	neutrino	tauón	neutrino
		electrónico		muónico		tauónico
carga	-e	o	-e	o	-e	o

Un protón está formado por dos quarks u y un quark d (cuyas cargas sumadas dan + e) mientras que un neutrón está hecho de un quark u y dos quarks d (carga total cero). Una partícula exótica como el D++ consta de tres quarks u y posee una carga de 2e. Por otra parte, un mesón p+ consta de un quark d y un antiquark u, etcétera.

Se conocen tres grandes familias de quarks, y cada familia posee dos quarks. Por una simetría con la naturaleza que aún no se explica, también existen tres grandes familias de leptones. La primera familia comprende al bien conocido electrón; en la segunda familia tenemos la partícula llamada muon —que se designa con la letra griega µ —, cuya masa es unas 207 veces la del electrón; finalmente tenemos la tercera familia, con una pesadísima partícula llamada tauón —por la letra griega t — , cuya masa equivale a la de unos 3 500 electrones, ¡más pesada que un protón a pesar de ser un leptón! Un muon tarda en promedio unas dos millonésimas de segundo para transformarse en un electrón, mientras que un tauón tarda 3 X 10 ^-13 segundos para trasformarse en un muon.

Pero, finalmente, seis quarks, seis leptones y sus antipartículas dan un total de 24 partículas.

HADRÓN

Como todas las partículas subatómicas los hadrones tienen números cuáticos correspondientes a las representaciones del grupo de Poincaré: JPC(m), donde J es el espín, P la paridad, C la paridad C, y m la masa. Además pueden llevar números cuánticos de saborcomo el isoespín, extrañeza, etc.

Tipos de Hadrones:

• Bariones: están compuestos por tres quarks con cargas de color diferente, se dice que su carga de color global es "neutra" o "blanca", al tener las tres cargas de color compensadas entre sí. Los neutrones y protones también llamados conjuntamente nucleonesson ejemplos de bariones. Los bariones aislados se comportan como fermiones. Estas partículas tienen un numero bariónico (B) diferente de cero, que es igual a +1 para los nucleones e igual a -1 para sus antipartículas.
• Mesones: están formados por un quark y un antiquark. Los piones son ejemplos de mesones, su presencia ha sido usada para explicar cómo permanencen unidos neutrones y protones en el núcleo atómico. Los mesones se comportan como bosones. Su número bariónico satisface B = 0.

GLUÓN

Al igual que el fotón, el gluón es un bosón sin masa ni carga de spin 1. Como los quarks, los gluones tienen carga de color, que depende del cambio de color de los quarks. Los quarks cambian de color cuando se intercambian gluones, de tal forma que la carga de color total del sistema formado por el quark y el gluón, antes y después de la emisión o absorción es la misma.

Por ejemplo, si un quark rojo se vuelve azul al emitir un gluón, entonces es porque emite un gluón rojo-antiazul (la parte roja del gluón es el rojo que pierde el quark, y el antiazul es para anular el azul que el quark gana). El sistema tiene carga de color neta roja.

Existen asimismo 8 tipos de gluones, siendo cada uno de ellos una combinación color-anticolor. Los quarks y los gluones forman partículas compuestas con carga de color total neutra.

BOSÓN

Se caracterizan por:

1. Tener un espín entero (0,1,2,...).
2. No cumplen el principio de exclusión de Pauli y siguen la estadística de Bose-Einstein. Esto hace que presenten un fenómeno llamado condensación de Bose-Einstein (el desarrollo de máseres y láseres fue posible puesto que los fotones de la luz son bosones).
3. La función de onda cuántica que describe sistemas de bosones es simétrica respecto al intercambio de partículas.

Por el teorema espín-estadística sabemos que la segunda y tercera característica son consecuencia necesaria de la primera.

Algunos bosones, aunque se comportan como bosones, de hecho están compuestos de otras partículas. Por ejemplo, los núcleos de átomos de helio, bajo ciertas condiciones, se comportan como bosones aún cuando están compuestos por cuatro fermiones que, a su vez, no son elementales cuando son examinados en experimentos de muy alta energía.

PREGUNTAS:

¿Qué es un hadrón, que dos tipos hay? É unha partícula subatómica formada por quarks que permanecen unidos debido a la interación fuerte. Existen dos tipos de hadrones: bariones y mesones ordinarios.

¿Qué es el modelo estándar? El modelo estándar es la teoría que describe las relaciones entre las interaciones fundamentales conocidas entre partículas elementales que componen toda la materia.