Partículas Elementales

Se designa como partículas elementales a los componentes primarios o últimas divisiones de la materia, es decir, partículas simples, sin estructura y, por consiguiente, indivisibles.

• Quarks: Los protones y neutrones de un átomo están conformados por estas partículas. Son partículas elementales que no pueden existir libremente y se agrupan formando partículas compuestas llamadas hadrones (dos clases: bariones y mesones).
• Bariones: Son hadrones constituidos por tres quarks.
• Mesones: Contienen un quark y un antiquark.
• Leptones: Son las partículas elementales más ligeras que se conocen. Existen seis clases de leptones: electrón, muón y tau (de carga negativa), y los neutrinos (neutrino electrónico, neutrino muónico y neutrino tauónico) que no tienen carga eléctrica.

Generalidades de la Materia

Una generación es un grupo formado por un quark y un leptón de cada uno de los tipos de carga.

Interacciones Fundamentales

• Interacción Física: Consiste en una acción recíproca entre dos componentes de la materia o entre dos porciones de la materia.
• Interacción Electromagnética: Consiste en la fuerza de acción o de repulsión mutua entre dos objetos debido a una propiedad que se atribuye a los mismos llamada carga eléctrica.
• Interacción Gravitatoria: Consiste en la fuerza de atracción mutua que se produce entre todos los objetos del Universo, debido a una propiedad común a todos ellos denominada masa-energía.
• Gravitón: Es la partícula que se encarga de transmitir la fuerza de interacción gravitatoria. Se cree que no tiene masa y que viaja a la velocidad de la luz.
• Fuerza Electrostática: También llamada fuerza eléctrica, se presenta cuando las cargas están en reposo.
• Fuerza Electromagnética: Se presenta cuando las cargas están en movimiento.
• Fuerza Electromotriz: Es toda causa capaz de mantener una diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito abierto o de producir una corriente eléctrica en un circuito cerrado.
• Interacción Fuerte: Es la que mantiene unidos a los quarks para formar protones y neutrones, y a los protones y neutrones juntos en los núcleos de los átomos.
• Interacción Débil: Es la responsable del decaimiento de partículas, es decir, partículas que desaparecen (decaen) y en su lugar aparecen otras (productos del decaimiento).

Sistemas Físicos

Un sistema físico consiste en un grupo limitado de objetos que pueden interactuar entre sí o con otros objetos.

Escalas e Instrumentos de Medición y Observación

• Interacciones Fuertes y Débiles: La fuerza de interacción solo actúa a distancias inferiores a 10^-15 m. Las interacciones débiles tienen mayor alcance y se observan generalmente en partículas que se desprenden de los núcleos atómicos por efecto de las radiaciones cósmicas o bombardeando los núcleos con partículas estables mediante aceleradores de alta energía. El instrumento que se usa es la cámara de niebla.
• Interacción Electromagnética: La escala de interacción está comprendida entre 10^-10 m y 10⁷ m. Como instrumentos de medición se usan cintas métricas, calibradores, tornillos micrométricos, voltímetros, amperímetros, etc. Como instrumentos de observación se emplean el microscopio óptico, el microscopio electrónico, el teodolito, etc.
• Interacción Gravitatoria: La escala de interacción va de 10⁷ m a 10²⁶ m. Como instrumentos se utilizan telescopios, radares, satélites artificiales, sondas espaciales, etc.

Vida Media y Partículas Inestables

• Significado de la Vida Media de una Partícula: La vida media de una partícula es de 10^-10 s. Esto significa que la partícula es inestable y que su duración es de 1 s / 10¹⁰ s.
• Significado de una Partícula Inestable: Es aquella que no forma parte del núcleo de un átomo.

Dispositivos Experimentales

• ¿Qué es una Cámara de Niebla? Se utiliza para experimentos de laboratorio. Con este dispositivo puede ponerse de manifiesto la existencia de partículas (protones, electrones, etc.).
• ¿Qué es un Acelerador de Partículas? Es un dispositivo que se encarga de separar partículas e investigar sus propiedades. Estos dispositivos hacen que partículas estables adquieran velocidades muy grandes y, por lo tanto, altas energías.

Antimateria

En 1932, el físico inglés Paul Dirac expresó su teoría de que, si el átomo tenía partículas con carga eléctrica negativa, llamadas electrones, también debían existir electrones de antimateria, a los cuales llamó “positrones”, que tendrían la misma masa del electrón y la misma carga, pero de signo contrario.

Definiciones

• Protones: Son partículas subatómicas con una carga eléctrica elemental positiva 1 (1,6 × 10^-19 C).
• Neutrones: Son partículas subatómicas, nucleones, sin carga neta, presentes en el núcleo atómico de prácticamente todos los átomos, excepto el protio.
• Electrones: Son partículas subatómicas con una carga eléctrica elemental negativa.
• Fotón: Es la partícula elemental responsable de las manifestaciones cuánticas del fenómeno electromagnético.