Modelo atómico standard
2 recomendaciones7,372 vistas
El documento describe la evolución del modelo atómico y las partículas fundamentales según la física moderna. Explica que los átomos están compuestos de protones, neutrones y electrones, y que los protones y neutrones están compuestos de quarks. Los quarks y los electrones podrían ser las partículas más fundamentales, aunque es posible que estén compuestos de partículas aún más pequeñas. El Modelo Estándar intenta describir todas las partículas observadas en términos de unas pocas partículas y
Modelo atómico standard
- 1. MODELO ATÓMICO STANDARD EL ÁTOMO
- 2. ¿Es fundamental el átomo? En el 1900 la gente imaginaba los átomos como esferas muy livianas. No obstante, los experimentos en los que se "mira" dentro del átomo, empleando partículas como sondas, indicaron que los átomos no eran como bolas permeables sino que tienen una estructura interna. Estos experimentos ayudaron a los científicos a determinar que los átomos tienen un núcleo , positivo y denso, y una nube de electrones (e)
- 3. ¿Y EL NÚCLEO ES FUNDAMENTAL? Posteriormente los científicos descubrieron que el núcleo está compuesto de protones (p) y neutrones (n) .
- 4. Los P y los N son fundamentales? Parece ser que ni siquiera los protones y los neutrones son fundamentales, están compuestos de partículas más básicas llamadas quarks . (Actualmente los físicos creen que los electrones y los quarks son fundamentales, sin embargo, para comprobarlo se necesitan más experimentos.)
- 5. Los quarks y la escala real. Los científicos están seguros de que los quarks y los electrones son menores que 10(-18) metros, es posible que literalmente sean puntos. También cabe la posibilidad de que los quarks y los electrones no sean realmente fundamentales, sino que estén compuestos por partículas más fundamentales.
- 6. En resumen, sabemos que los átomos están hechos de protones, neutrones y electrones. Los protones y los neutrones están hechos de quarks y éstos, a su vez, puede o no que estén hechos de partículas aún MÁS fundamentales...
- 7. ¿Partículas fundamentales? Los físicos buscan partículas no descubiertas con el objeto de entender como funciona el universo. Y siempre se preguntan si, tanto las nuevas partículas como las partículas ya conocidas, serán verdaderamente fundamentales. Los físicos han descubierto cerca de 200 partículas (muchas de las cuales no son fundamentales). Para no perderlas de vista las nombran con letras de los alfabetos romano y griego. . "Muchacho, si yo pudiera recordar los nombres de esas partículas, hubiera sido botánico!" -Enrico Fermi a León Lederman
- 8. EL MODELO STANDARD Los físicos han desarrollado una teoría conocida como el Modelo Standard que intenta describir toda la materia y todas las fuerzas que existen en el universo (a excepción de la gravedad). Su elegancia reside en su capacidad de explicar la existencia de cientos de partículas y sus complejas interacciones en función de unas pocas partículas y fuerzas fundamentales.
- 9. # LAS IDEAS BÁSICAS SON # Partículas materiales: Casi toda la materia que vemos está hecha de protones, neutrones y electrones. Los protones y los neutrones están compuestos a su vez de partículas más fundamentales llamadas quarks . Los electrones son un ejemplo de otra clase de partículas materiales fundamentales, llamadas leptones . Partículas portadoras de fuerzas: Cada tipo de fuerza fundamental es "transportada" por una partícula portadora de fuerzas (el fotón es un ejemplo).
- 10. PARTICULAS FUNDAMENTALES Lo que hace tan abarcativo al Modelo Standard es el hecho que todas las partículas observadas se pueden explicar utilizando: Partículas materiales : 6 tipos de leptones 6 tipos de quarks y... Partículas portadoras de fuerzas . Y para cada una de las partículas materiales existe su correspondiente partícula de antimateria .
- 11. ANTIMATERIA Para cada partícula (de materia ) existe la correspondiente antipartícula (de antimateria ). Una antipartícula es idéntica a su correspondiente partícula de materia, a excepción de su carga, que es de signo opuesto. Así un protón es eléctricamente positivo: un anti-protón es eléctricamente negativo. Cuando se encuentran una partícula y su antipartícula (materia y antimateria), se aniquilan convirtiéndose en energía pura. La energía se convierte a su vez en partículas portadoras de fuerzas muy energéticas (gluones, partículas Z, o fotones). Estos portadores de fuerzas, por su parte, pueden decaer en otras partículas. Muy a menudo los físicos aniquilan dos partículas a energías tremendas para crear nuevas partículas masivas.
- 12. Esta antigua foto, tomada en una cámara de burbujas, muestra las primeras evidencias de la existencia de la antimateria. Un antiprotón ingresa por la parte inferior y golpea un protón, que está en reposo en el centro (en hidrógeno líquido). Se aniquilan y su energía produce muchos piones. He aquí una pregunta intrigante, si la materia y la antimateria son exactamente iguales pero su carga es opuesta, ¿por qué existe mucha más materia que antimateria en el universo?
- 13. Leptones El primer tipo de partículas materiales que discutiremos son los leptones . Existen seis leptones; tres de ellos transportan una unidad de carga eléctrica y los otros tres son eléctricamente neutros. El leptón más conocido es el electrón (e). Los otros dos leptones cargados negativamente son el muón (µ) y el tau , que se diferencian de los electrones únicamente en que tienen una masa mucho más grande. Los otros tres leptones son los muy escurridizos neutrinos . No tienen carga eléctrica y su masa, si la tienen, es muy pequeña.
- 14. Neutrinos Los neutrinos son uno de los tipos de leptón. No tienen carga, su masa, si la tienen es muy pequeña y casi nunca interactúan con otras partículas. La mayor parte de los neutrinos pasan a través de la Tierra sin interactuar ni siquiera una vez. Por lo tanto, son muy difíciles de detectar. Sin embargo, los aceleradores modernos pueden crear haces de neutrinos suficientemente intensos como para que algunos interactúen en nuestros experimentos. En una gran variedad de decaimientos e interacciones se producen neutrinos o antineutrinos. Por ejemplo, en algunos decaimientos radioactivos un núcleo decae hacia un protón, un electrón y un antineutrino del electrón.
- 15. En el Universo existen montones de neutrinos. Por lo tanto, si es que tienen masa, deberían contribuir mucho a la masa total del Universo, que afecta la formación de galaxias y cúmulos de galaxias, así como la propia expansión del Universo. Pregunta: ¿Por qué hay tantos neutrinos en el universo? Los neutrinos son producidos en las estrellas y tienen tiempos de vida muy largos (posiblemente eternos) Rara vez interatúan con otras partículas incluso cuando atraviesan una masa de plomo de espesor años luz.
- 16. Quarks Existen seis quarks diferentes pero los físicos los agrupan en tres pares: Up (arriba) (u) y Down (abajo)(d) Charm (encanto) (c) y Strange (extraño) (s) Top (cima) (t) y Bottom (fondo) (b) Los quarks tienen la característica inusual de poseer carga eléctrica fraccionaria, que puede valer +2/3 o -1/3 , en lugar de la carga -1 de un electrón o la carga +1 de un protón.
- 17. Partículas compuestas por Quarks Parecidos a los sociables elefantes (muy diferentes de los independientes leptones) los quarks existen UNICAMENTE en grupos con otros quarks o antiquarks. Los quarks individuales tienen carga eléctrica fraccionaria. No obstante, estas cargas fraccionarias nunca han sido observadas en forma directa debido a que los quarks nunca se aislan; ellos siempre forman partículas compuestas llamadas bariones y mesones . La suma de las cargas eléctricas de los quarks que forman estas partículas es siempre un número entero.
- 18. Bariones : Los bariones están compuestos por tres quarks (qqq). Por ejemplo, los protones son 2 quarks up y 1 quark down (uud) y los neutrones son 1 quark up y 2 quarks down (udd). Mesones : Los mesones contienen un quark y un antiquark.
- 19. Las generaciones de la materia Como se muestra en la figura, los quarks y los leptones se pueden clasificar en tres conjuntos denominados generaciones . Una generación es un conjunto formado por un quark y un leptón de cada uno de los valores de carga posibles. Cada generación es más pesada que la anterior. Toda la materia visible en el universo está formada por: quarks up y down, y electrones, todos ellos pertenecientes a la primera generación. Las partículas de la segunda y tercera generaciones tienen un impacto importante en nuestro mundo natural, a pesar de que son inestables y decaen rápidamente hacia partículas de la primera generación. Los físicos también pueden fabricarlas en los experimentos de colisiones, para poderlas estudiar bajo condiciones más controladas.
- 20. Fin