Cuentos Cuánticos- Guía Sobre Partículas, Modelo Estándar y Higgs

8/18/2019 Cuentos Cuánticos- Guía Sobre Partículas, Modelo Estándar y Higgs

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Cuentos Cuánticos Un sitio donde los cuentos de ciencia están contados y no contados al mismo tiempo

http://cuentos-cuanticos.com/2012/07/13/guia-sobre-particulas-modelo-estandar-y-higgs/#more-3968

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#1: Guía sobre partículas, modelo estándar y Higgs

Publicado el 13 julio, 2012de Cuentos Cuánticos | 6 comentarios

Vamos a poner una recopilación de las

entradas de Cuentos Cuánticos que son útiles para no perderse en la

terminolo!a empleada cuando se "abla de part!culas elementales, del modelo

estándar # del bosón de $is%

&aremos una bre'e descripción de cada entrada o minicurso relacionado%

(unque a 'eces es bueno perderse, tambi)n es bueno encontrar el camino%

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$asta el modelo estándar # más allá >> [#!]

a aparición de nue'as teor!as # nue'os descubrimientos tambi)n conlle'a la

aparición de nue'as preuntas que responder% 5na muestra la encontramos en+

$o# me dio por ser "onesto8 [#"]

erminolo$ía so%re aceleradores & colisiones

( 'eces es complicado leer in*ormación sobre el $is o la *!sica de part!culas

porque abundan t)rminos que uno no controla% ?ecciones e.caces, canales de

desinteración, *emtobarns, etc% (qu! os dejamos unas entradas para arrojar un

poco de lu@ sobre estas palabrejas+

$isnel# planet uide [#']

(celeradores de part!culas+ conceptos [#(]

n este último encontramos dos entradas e=plicando los electron'oltios # la

luminosidad de un acelerador%

El )i$$s

Para empe@ar una entrada mu# simple acerca de qu) es el $is # cómo da

masa a otras part!culas+

l $is para niAos [#1*]

(lo más correcto se e=plica en esta entrada+

9:u) es el $is; [#11]

5n concepto esencial en todo esto es el de rotura espontánea de la simetr!a%

sto "a sido e=plicado con un ejemplo # *ormalmente en las siuientes

entradas+

a simetr!a se rompe [#12]

&el concepto de l!nea recta al mecanismo de $is8 9te lo crees; [#13]

http://cuentos-cuanticos.com/2012/06/05/hasta-el-modelo-estandar-y-mas-alla-ii/http://cuentos-cuanticos.com/2012/05/31/hoy-me-dio-por-ser-honesto/http://cuentos-cuanticos.com/2011/12/13/higgsnely-planet-guide/http://cuentos-cuanticos.com/minicursos-cuentos-cuanticos/aceleradores-de-particulas-conceptos/http://cuentos-cuanticos.com/2012/07/04/el-higgs-para-ninos/http://cuentos-cuanticos.com/2012/07/07/que-es-el-higgs/http://cuentos-cuanticos.com/2012/07/04/la-simetria-se-rompe/http://cuentos-cuanticos.com/2011/10/17/mecanismo-de-higgs/http://cuentos-cuanticos.com/2012/06/05/hasta-el-modelo-estandar-y-mas-alla-ii/http://cuentos-cuanticos.com/2012/05/31/hoy-me-dio-por-ser-honesto/http://cuentos-cuanticos.com/2011/12/13/higgsnely-planet-guide/http://cuentos-cuanticos.com/minicursos-cuentos-cuanticos/aceleradores-de-particulas-conceptos/http://cuentos-cuanticos.com/2012/07/04/el-higgs-para-ninos/http://cuentos-cuanticos.com/2012/07/07/que-es-el-higgs/http://cuentos-cuanticos.com/2012/07/04/la-simetria-se-rompe/http://cuentos-cuanticos.com/2011/10/17/mecanismo-de-higgs/


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B

n el blo "a# más entradas relacionadas con estos temas, pero creemos que

estas son las básicas para a*rontar una lectura de entradas de otros blos o de

este mismo con ma#or sol'encia%

speramos que os sir'a de a#uda%

os seuimos le#endo8

#2: !art"culas lementales

Vamos a desarrollar un minicurso sobre partículas elementales desde

el punto de vista teórico. Vamos a intentar que la discusión sea lo más

sencilla posible y que una lectura de estas entradas cortas de una idea

de las ideas subyacentes a este campo de investigación.

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!ildora$o sobre !art"culas elementales %: !robabilidadPublicado el 13 aosto, 2011de Cuentos Cuánticos | &eja un comentario

l paso al *ormalismo cuántico nos lle'a a considerar los resultados de nuestrasmedidas en t)rminos probabil!sticos% 5n mismo e=perimento puede dar 'ariosresultados, # la mecánica cuántica nos dice con que probabilidad puede salircada uno de ellos en las medidas e=perimentales%

a cuántica nos o*rece un objeto que lle'a toda la in*ormación acerca del

sistema bajo estudio% ste objeto se denomina *unción de onda en mecánica

cuántica o, más conte=tuali@ado en el campo de las part!culas, el propaador

que no son e=actamente lo mismo4% epresentamos el propaador por %

l cuadrado del propaador nos da la probabilidad de que se produ@ca un

proceso determinado en una reacción contra part!culas% D la in*ormación que

podemos e=traer del cuadrado del propaador es rele'ante en dos sentidos%

&e podemos obtener la anc"ura de desinteración que es la probabilidad

para que una part!cula se desintere en otras lo que nos da su 'ida media4% D

la sección e.ca@ , que nos da la probabilidad de que un par de part!culas

interactúen con una interacción dada%

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!ildora$o de !art"culas elementales %%: &imetr"a del

estado cu'nticoPublicado el 13 aosto, 2011de Cuentos Cuánticos | F comentarios a *unción de onda total de un sistema, la *unción de onda representa el estadocuántico de dic"o sistema por ejemplo un conjunto de part!culas4 "a de sersim)trica o antisim)trica bajo el intercambio de un par cualquiera de laspart!culas constitu#entes+

?im)trica+

(ntisim)trica+

Precisaremos que aunque estamos representando coordenadas mediante las

=Gs, aqu! nos re*erimos a cualquier número cuántico% s decir, cuando tenemos

un conjunto de part!culas tenemos que su *unción de onda total es un producto

de las *unciones de las posiciones, las *unciones de los espines, las *unciones de

los isoespines, etc+

Cada una de esas *unciones por separado tendrá una determinada simetr!a # la

*unción de onda total tendrá la simetr!a que corresponda al producto de todas

las anteriores%

/aste recordar+

sim)trico = sim)trico H sim)trico I = I H I4

sim)trico = antisim)trico H antisim)trico I = J H K4

antisim)trico = sim)trico H antisim)trico K = I H K4

antisim)trico = antisim)trico H sim)trico K = J H I4

!ildora$o de !art"culas lementales %%%: sp"nPublicado el 1B aosto, 2011de Cuentos Cuánticos | 2 comentarios

http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/13/pildorazo-simetria-estado-cuantico/http://cuentos-cuanticos.com/author/cuentoscuanticos/http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/13/pildorazo-simetria-estado-cuantico/#commentshttp://cuentos-cuanticos.com/2011/08/14/pildorazo-espin/http://cuentos-cuanticos.com/author/cuentoscuanticos/http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/14/pildorazo-espin/#commentshttp://cuentos-cuanticos.com/2011/08/13/pildorazo-simetria-estado-cuantico/http://cuentos-cuanticos.com/author/cuentoscuanticos/http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/13/pildorazo-simetria-estado-cuantico/#commentshttp://cuentos-cuanticos.com/2011/08/14/pildorazo-espin/http://cuentos-cuanticos.com/author/cuentoscuanticos/http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/14/pildorazo-espin/#comments


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l esp!n es un rado de libertad mecanocuántico que no tiene ninún análooen el mundo clásico%

?u matemática es totalmente análoa al momento anular conocido en *!sica

clásica, por eso, incorrectamente, se "abla de que modeli@a la rotación de una

part!cula alrededor de un eje que la cru@a% sto es totalmente incorrecto%

a e=istencia del esp!n se determina e=perimentalmente por alunas *ormas de

interacción de las part!culas con un campo electroman)tico%

Cualquier part!cula elemental tiene un esp!n entero o semientero% os sistemas

compuestos trendrán un esp!n total que será composición de los espines de sus

constitu#entes% a composición no es la suma usual, es alo más elaborado%

Cuando "ablamos del esp!n "ablaremos de su módulo # su tercera

componente %

?i tenemos que componer dos espines 4 # 4 se cumplirá que el

esp!n total se cumplirá+

eorema Es+ínEstadística

Los sistemas fermiónicos (formados por un número impar de fermiones)

tendrán una función de onda total antisimétrica

Los sistemas bosónicos (formados por bosones o por un número par de

fermiones) tendrán una función de onda total simétrica.

!ildora$o de !art"culas lementales %(: !rincipio

de %ndeterminaci)nPublicado el 13 aosto, 2011de Cuentos Cuánticos | 1 comentario

n cuántica ciertas 'ariables no pueden de.nirse simultáneamente concualquier rado de precisión%

as relaciones más conocidas de entre todas las que encontramos en mecánica

cuántica son+

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F

o que nos indican estas e=presiones es que en un ni'el cuántico las

indeterminaciones de estas cantidades están liadas entre si al e*ectuar una

medida simultánea de las mismas%

a primera relación nos dice que no podemos medir posiciones # momentos a la

'e@, porque no están de.nidos% Por lo tanto no podemos de.nir tra#ectorias en

mecánica cuántica%

a seunda relación nos dice que no podemos medir instantáneamente la

ener!a concreta que tiene un sistema% (s! medir una ener!a siempre requiere

un tiempo, # durante el tiempo de medida la ener!a está indeterminada con lo

cual no sabemos su 'alor%

!ildora$os de !art"culas lementales (: *ntimateriaPublicado el 1B aosto, 2011de Cuentos Cuánticos | 1 comentario

En 1931, Dirac unifica en un esquema coherente la relatividad especial y la mecánica

cuántica y observa que para mantener la coherencia interna de la teoría debe asumir que a

cada partícula descrita se le ha de asociar otra partícula de la misma masa, espín y vida

media, pero con el resto de cargas (aditivas opuestas en signo! "or e#emplo la carga

el$ctrica, el momento magn$tico, etc!

Dentro de la teoría cuántica de campos se desarrolla un teorema llamado %"&! Esteteorema basado en postulados muy generales establece que la materia y la antimateria ha

de satisfacer que tienen la misma masa y la misma vida media! De otro modo: el teorema

+!, afirma que toda teoría cuántica de campos local que presente covariancia de orent! y

venga definida por un Hamiltoniano "ermítico, es invariante bao una transformaci$n %&'(

!ildora$o de !art"culas lementales (%: nidades aturalesPublicado el 1B aosto, 2011de Cuentos Cuánticos | 6 comentarios

http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/14/pildorazos-de-particulas-elementales-v-antimateria/http://cuentos-cuanticos.com/author/cuentoscuanticos/http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/14/pildorazos-de-particulas-elementales-v-antimateria/#commentshttps://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_cu%C3%A1ntica_de_camposhttps://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_cu%C3%A1ntica_de_camposhttps://es.wikipedia.org/wiki/Covariancia_de_Lorentzhttps://es.wikipedia.org/wiki/Covariancia_de_Lorentzhttps://es.wikipedia.org/wiki/Hamiltoniano_(mec%C3%A1nica_cu%C3%A1ntica)https://es.wikipedia.org/wiki/Hamiltoniano_(mec%C3%A1nica_cu%C3%A1ntica)http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/14/pildorazos-unidades-naturales/http://cuentos-cuanticos.com/author/cuentoscuanticos/http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/14/pildorazos-unidades-naturales/#commentshttp://cuentos-cuanticos.com/2011/08/14/pildorazos-de-particulas-elementales-v-antimateria/http://cuentos-cuanticos.com/author/cuentoscuanticos/http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/14/pildorazos-de-particulas-elementales-v-antimateria/#commentshttps://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_cu%C3%A1ntica_de_camposhttps://es.wikipedia.org/wiki/Covariancia_de_Lorentzhttps://es.wikipedia.org/wiki/Hamiltoniano_(mec%C3%A1nica_cu%C3%A1ntica)http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/14/pildorazos-unidades-naturales/http://cuentos-cuanticos.com/author/cuentoscuanticos/http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/14/pildorazos-unidades-naturales/#comments


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L

as dimensiones nos indican el carácter de las manitudes *!sicas, las unidadesse toman de *orma arbitraria seún nuestros intereses%


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Q

!ildora$o de !art"culas lementales (%%:

ongitudes sondeables

Publicado el 1B aosto, 2011de Cuentos Cuánticos | &eja un comentario 9Por qu) para 'er cosas cada 'e@ más pequeAas "a# que tener cada 'e@ma#ores ener!as en los aceleradores;

a respuesta es directa a"ora por análisis dimensional #a que como "emos

'isto+

Con lo que entendemos que para sondear tamaAos cada 'e@ más pequeAos

necesitamos ener!as cada 'e@ ma#ores%

!ildora$o de !art"culas lementales (%%%: *lcance de

una interacci)nPublicado el 1B aosto, 2011de Cuentos Cuánticos | &eja un comentario

as interacciones *undamentales en el modelo estándar de las part!culas

elementales 'ienen mediadas por part!culas mensajeras que son bosones,

part!culas de esp!n entero%

Veamos como deducir *ácil # apro=imadamente el alcance de una interacción%

-educción dimensional+

l alcance lo representaremos por r con dimensiones de lonitud 4%

se relaciona con 1%

a única escala ener)tica que tenemos en una interacción es la masa de la

part!cula mensajera m%

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?i restituimos las constantes " # c nos queda+

?e 'e que a ma#or masa menor alcance% ?i la masa de la part!cula mensajera

es 0 el alcance de la interacción es in.nito%

sto es un cálculo apro=imado que sólo nos da una idea del orden de manitud

del alcance de una interacción%

!ildora$o de !art"culas lementales %: +onceptos de

elatiidad specialPublicado el 1B aosto, 2011de Cuentos Cuánticos | 2 comentarios

n relati'idad especial identi.camos ciertas cantidades que se denominanin'ariantes% sto sini.ca que cualquier obser'ador inercial mide e=actamentelo mismo sobre esas cantidades%

os in'ariantes más *amosos son+

J a distancia espaciotemporal o inter'alo+

s decir, la di*erencia entre la 'ariación temporal al cuadrado # el módulo del

'ector posición al cuadrado es una cantidad in'ariante, todo obser'ador inercial

está de acuerdo en el 'alor de esta di*erencia% sto nos da la lonitud de un

'ector en cuatro dimensiones en un espacio de OinNoRsNi%

J a ener!a de la part!cula 'iene dada por+

s decir todo obser'ador inercial está de acuerdo que el cuadrado de la ener!a

total de la part!cula es la suma del cuadrado de la masa en reposo de la

part!cula en caso de tenerla4 # el cuadrado del momento%

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n caso de que la part!cula est) en reposo % a ener!a de la part!cula

'iene dada por su masa%

n caso de que la part!cula no tena masa en reposo como el *otón, por

ejemplo4 toda su ener!a procede de que está en mo'imiento%

!ildora$o de !art"culas lementales : +lasiicaci)n de

la !art"culasPublicado el 1B aosto, 2011de Cuentos Cuánticos | 3 comentarios

2 Votes

J nteraccionan bajo la interacción d)bil% ?i son caradas tambi)n

electroman)ticamente% nteraccionan bajo la interacción *uerte, bajo la interacción d)bil #

si están caradas bajo la interacción electroman)tica%

os )adrones que son bosones esp!n entero4 se denominan Mesones%

os )adrones que son *ermiones esp!n semientero4 se denominan

/ariones%

!ildora$o de !art"culas lementales %: %nteracciones

entre !art"culasPublicado el 1B aosto, 2011de Cuentos Cuánticos | E comentarios

?uponemos que las interacciones se pueden describir teóricamente de acuerdocon los principios de la mecánica cuántica # la relati'idad especial%

stas interacciones, tambi)n llamadas acoplamientos, se caracteri@an por una

intensidad, o probabilidad de ocurrencia, que se codi.ca en un parámetro quese denomina constante de aco+lo%

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Electroma$netismo+

?e acopla a part!culas caradas%

a constante de acoplo electroman)tica, representada por , es un

número pequeAo del orden de 113F% sto indica que las interacciones

electroman)ticas son relati'amente d)biles *uerte ser!a si la constante

de acoplo *uera del orden de 14%

l bosón intermediario de la interacción es el *otón % ?u masa en reposo

es nula%

l alcance de la interacción es in.nito%

0nteracción -%il+

s la interacción que cambia el tipo sabor4 de las part!culas%


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!ildora$o de !art"culas lementales %%: +omparatia

de interaccionesPublicado el 16 aosto, 2011de Cuentos Cuánticos | 3 comentarios uerte

/osón mensajero K luones "a# L distintos4

>ntensidad K 1

Constante de acoplo K

(lcance en metros K

ntensidad K

http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/16/pildorazo-de-particulas-elementales-xii-comparativa-de-interacciones/http://cuentos-cuanticos.com/author/cuentoscuanticos/http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/16/pildorazo-de-particulas-elementales-xii-comparativa-de-interacciones/#commentshttp://cuentos-cuanticos.com/2011/08/16/pildorazo-de-particulas-elementales-xii-comparativa-de-interacciones/http://cuentos-cuanticos.com/author/cuentoscuanticos/http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/16/pildorazo-de-particulas-elementales-xii-comparativa-de-interacciones/#comments


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1B


(lcance en metros K

ntensidad K


(lcance en metros K


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1E

Cantidades conseradas

n este punto 'amos a listar tres cantidades conser'adas que se 'eri.can en la

reacciones entre part!culas+

1% Cara el)ctrica%

2% úmero eptónico%

3% úmero /ariónico%

=isten otras, pero empe@aremos por estas tres #a que son las más

*áciles de entender% ?implemente e=pondremos la e=istencia de estas

cantidades # no la e=plicación del por qu) son conser'adas%

(cometeremos esta discusión más adelante% Por a"ora nos

con*ormamos con presentar estas cantidades # 'er cómo se pueden

"acer arumentos mu# interesantes empleándolas%

Car$a Elctrica

a cara el)ctrica es una cantidad absolutamente conser'ada en todas las

interacciones entre part!culas% sto quiere decir, que si partimos de una

situación donde la cara total es I2 en unas determinadas unidades4 da iual

las interacciones que tenamos, las part!culas que apare@can o desapare@can

que la situación .nal tendrá una cara total de I2%

5mero e+tónico

eptones+ stas son las part!culas que no sienten la interacción *uerte en ninún

caso% ?ólo sienten el electromanetismo, si tienen cara el)ctrica, # la

interacción d)bil%

os leptones se di'iden en leptones carados electrón , muón , tauón 4

# tres leptones sin cara neutrino electrónico , neutrino muónico , neutrino

tauónico 4%

("ora obser'emos ciertas reacciones o interacciones entre part!culas

denotaremos las antipart!culas asociadas con una barra4%

http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/14/pildorazo-clasificacion-de-la-particulas/http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/14/pildorazo-clasificacion-de-la-particulas/


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os protones , neutrones , piones , son "adrones%

("ora diamos que e=iste un número leptónico que toma los siuientes 'alores+

s decir los leptones tienen número leptónico HI1% os antileptones tienen

número leptónico HK1% os "adrones tienen un número leptónico H0% os

*otones tambi)n tendrán número leptónico nulo%

Podemos comprobar que el número leptónico se conser'a en todas las

reacciones anteriores% 9Probáis;4

?in embaro, lueo podemos pensar que las siuientes reacciones "an de ser

posibles+

#

os re*erimos al *otón como %

stas dos reacciones anteriores satis*acen la conser'ación del número leptónico

como lo acabamos de de.nir% ?in embaro, jamás se "an 'isto, los cual nos

indica que están suprimidas por alún moti'o% sto nos lle'a a pensar que el

número leptónico se "a de de.nir seún sabores tipo de part!culas4% (s!

de.niremos+

1% úmero leptónico electrónico

2% úmero leptónico muónico

3% úmero leptónico tauónico

(s! podemos de.nir el número leptónico total como+ %


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1F

(s! pues el electrón tendrá , # el positrón tendrá %

(naloamente para el muón, tauón # sus antipart!culas% Para los neutrinos

tendremos que el neutrino electrónico tendrá # aplican las mismas

relas para el resto de sabores # sus correspondientes antipart!culas%

(s! podemos decir+

El número leptónico se ha de conservar por sabores. Y en cualquier reacción el

número leptónico total también ha de ser absolutamente conservado.

Podemos probar con las reacciones anteriores # con esta+

s di'ertido calcular los números leptónicos electrónico, muónico # tauónico, as! como el total% Da nos comentáis%

(demás podremos entender porqu) "ace *alta el neutrino en la desinteración

beta un neutrón con'irtiendose en un protón # un electrón el neutrino no se

detectó "asta muc"o despues4% l neutrino no es *ácil de detectar pero se

puede in*erir que "a de e=istir en base a le#es de conser'ación como la del

número leptónico% s dejamos una imaen+

5mero %ariónico

Pasar por aqu! para re*rescar lo que es un "adrón%

os "adrones 'eri.can lo siuiente+

$adróntipo barión4 J $adrón I otras cosas

$adrónmesón4 J leptones, *otones

(qu! podemos introducir un número denominado /ariónico , de *orma que un

barión tiene número bariónico , los antibariones % Cualquier otra

part!culas, mesones, antimesones, leptones, *otones, etc tienen %

os bariones más simples son los protones # neutrones, aunque "a# otros% D los

mesones más simples son los piones # los Naones % Pod)is usar las

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1L

reacciones anteriores para justi.car si las reacciones anteriores 'eri.can la

conser'ación del número bariónico%

6na +re$unta +ara todos

9Por qu) no se puede dar la desinteración del protón en base a la *!sica

conocida;

(#uda+ 5na desinteración espontánea conecta una part!cula con otras menos

ener)ticas o menos masi'as%

speramos que esta entrada "a#a aclarado # mostrado la utilidad de estas

le#es de conser'ación # esperamos seuir introduciendo otras cantidades mu#

interesantes en bre'e%

os seuimos le#endo8

+De qu te e-tra.as/ )*0

Publicado el 2Q aosto, 2011de Cuentos Cuánticos | 1 comentario

os estamos acercando a la e=istencia de los quarNs, nos "emos entretenido enpresentar ciertas caracter!sticas de la *!sica de part!culas en el minicurso depart!culas elementales%

("ora nos 'amos a centrar en el tema de la e=traAe@a, que *ue una

caracter!stica que los *!sicos tu'ieron que introducir para e=plicar ciertos

*enómenos que 'amos a mostrar en esta entrada% &e aqu! a los quarNs "a# un

paso%

Partículas E7tra8as

&esde que los *!sicos se pusieron a buscar part!culas "asta la d)cada de los F0

más o menos4 se *ueron acumulando nue'as part!culas # nue'as reacciones

entre las mismas que se entend!an poco%

5n *!sico de part!culas se pasaba la 'ida orani@ando part!culas *undamentales

cataloándolas seún distintas caracter!sticas, esto lle'o a nrico Termi a decir+

Si lo lleo a saber me dedico a la botánica.

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1Q

os centraremos en un problema que era mu# ra'e en aquellos d!as, se ten!a

e'idencia muc"a4 que "ab!a reacciones que in'olucraban "adrones que ten!an

una 'ida media mu# lara%

Por ejemplo, la desinteración del Waón positi'o o neati'o4 tiene una 'ida

media de seundos% a desinteración de la part!cula en un

protón # un pión neati'o4 tiene una 'ida media de seundos%

V)ase en la entrada de comparati'a de interacciones las 'idas promedio

t!picas de las distintas interacciones%

stas part!culas, al ser "adrones, se producen por interacciones *uertes, pero

sus 'idas medias corresponden a interacciones d)biles% 9Por qu) si son

"adrones se desinteran seún la interacción d)bil # la *uerte está pro"ibida;

a respuesta es+

E!iste una caracter"stica denominada e!tra#e$a % representada por que es

conservada por las interacciones electromanética % fuerte % es violada por la

interacción débil.

=plicaremos esto con más detalles, pero necesitamos introducir alunos

conceptos antes%

0sos+ín, Car$a & 5mero /ariónico

Da 'imos que las part!culas que sienten la interacción d)bil tienen una

caracter!stica denominada isosp!n # que *ue introducida por $eisenber%

Ponamos el isosp!n su tercera componente4 de alunas part!culas+

1% Protón X %

2% eutrón X

3% Pión positi'o X

B% Pión neutro X

E% Pión neati'o X

(demás "emos introducido el número bariónico+

1% Protón

2% eutrón

3% Piones que son mesones4

Pues bien, 7ellKOann se dio cuenta que e=ist!a una relación entre lacara el)ctrica de una part!cula, su isosp!n # su número bariónico+

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20

stas caras están dadas en unidades de la cara del electrón4

jemplo+ Protón+

jemplo+ eutrón+

D as! sucesi'amente, la 'erdad es que esta *órmula no deja de asombrarnos%

&e "ec"o esta *órmula se usa para determinar el isosp!n% 7eneralmente es *ácil

medir la cara de una part!cula # se sabe su número bariónico por como está

*ormada, as! pues esta *órmula de.ne el isosp!n%

a e7tra8e9a

Da "emos e=presado por qu) necesitamos el concepto de e=traAe@a, a"ora

'eamos cómo introducirla%

>mainemos que tenemos una reacción como la que siue+

s decir la colisión entre un pión neati'o # un protón eneran una part!cula

lambda neutra4 # un Naón neutro% l pión es un mesón, por tanto su número

bariónico es 0% l protón tiene un número bariónico I1% es un barión # el

Naón es un mesón, as! que el número bariónico se conser'a%

Pero lueo 'emos que la part!cula decae de esta *orma+

:ue es un proceso que como "emos dic"o no se puede dar por interacción

*uerte su 'ida media es muc"o más alta que la que corresponder!a a tal

interacción4 as! que es una reacción controlada por la interacción d)bil%

ntonces, lo que 'amos a "acer es asinar una cantidad llamada e=traAe@a, #

asinamos el 'alor a la part!cula % l protón, el neutrón, # los piones

tienen e=traAe@a nula %

Como "emos dic"o, la interacción d)bil no conser'a la e=traAe@a% &e "ec"o

una interacción d)bil permite un cambio en la e=traAe@a de 'alores I1, 0 ó


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21

K1% ?in embaro, la interacción *uerte o electroman)tica conser'an e=traAe@a

as! que la 'ariación de dic"a caracter!stica en una relación mediada por dic"as

interacciones tiene que ser siempre nula %

Por eso en la primera reacción+

que está mediada por interacción *uerte, tenemos una e=traAe@a inicial nula #

por tanto el Naón neutro tiene que tener ?HK1%

n la seunda reacción+


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22

stamos mu# cerca de poder "ablar de quarNs, nos queda lo justo% n bre'e

tendremos una entrada del *amoso camino óctuple de 7ellKOann # 'eremos

como eso implica la e=istencia de quarNs%

speramos que os "a#a interesado esta entrada%

os seuimos le#endo8

s "ora de ordenar "adrones2 )0

Publicado el 30 aosto, 2011de Cuentos Cuánticos | E comentarios

Da tenemos las "erramientas necesarias para ordenar las part!culas "adrónicas% $emos introducido el isosp!n, la e=traAe@a, el número bar!onico, la "ipercaraetc% (demás tenemos las relación de 7ellKOannis"ijima% Para todo ello serecomienda el minicurso de part!culas elementales4

n esta entrada queremos 'er cómo se pueden orani@ar las part!culas incluso

predecir la e=istencia de alunas part!culas que cuando se propuso este m)todo

de orani@ación no se conoc!an4 a partir de estos conceptos% sto es análoo a

lo que se "ace para orani@ar la tabla periódica de los elementos qu!micos, # enbase a esta orani@ación podemos deducir la e=istencia de los quarNs%

Presentemos a los actores

n esta sección 'amos a introducir alunas part!culas # los 'alores de sus

números cuánticos >sosp!n , =traAe@a , úmero /ariónico # Cara , da

iual que escribamos la cara : en ma#úscula o minúscula q4% o 'amos a

determinar como se pueden medir estas caracter!sticas pero s! queremos "acer

incapi) en que son per*ectamente medibles e=perimentalmente%

os actores de nuestro jueo 'an a ser los mesones de esp!n 12%

Waones+

os Waones son mesones # por lo tanto su número bariónico es nulo% a cara

se calcula seún la relación de 7ellKOannis"ijima% ecordemos que la cara

"ace re*erencia a la cara del electrón, es decir que una qHI1 representa una

cara del electrón en positi'o%

http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/30/es-hora-de-ordenar-hadrones/http://cuentos-cuanticos.com/author/cuentoscuanticos/http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/30/es-hora-de-ordenar-hadrones/#commentshttp://cuentos-cuanticos.com/minicursos-cuentos-cuanticos/particulas-elementales/http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/30/es-hora-de-ordenar-hadrones/http://cuentos-cuanticos.com/author/cuentoscuanticos/http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/30/es-hora-de-ordenar-hadrones/#commentshttp://cuentos-cuanticos.com/minicursos-cuentos-cuanticos/particulas-elementales/


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23

1% J , ,

2% J , ,

3% J , , ste Waón neati'o es la

antipart!cula del positi'o%

B% J , , ste Waón es la antipart!cula

del Waón neutro% n este caso dic"os Waones no son iuales, como pasa

en el caso del neutrón # el antineutrón eso es un indicio de que tienen

estructura interna4

Piones+

os piones son mesones que sólo se desinteran por interacción *uerte #

electroman)tica # no tienen por lo tanto e=traAe@a, %

1% J , , ,

2% J , , ,

3% J , , ,

ecordemos a"ora un detalle importante, el isosp!n tiene dos

caracter!sticas% osotros podemos decir el isosp!n de una part!cula

'ale # su tercera componente 'ale % ecordemos que los 'alores que

puede tomar 'an desde "asta en saltos de 1%

Por lo tanto, lo que decimos es que el pión es una part!cula de isosp!n # su

tercera componente puede 'aler % sto da luar a distintas

caras seún la relación de 7ellKOannis"ijima% 7eneralmente el dato de

inter)s es la tercera componente, # por eso abusamos del lenuaje # la

llamamos isosp!n, pero recordar que "a# dos cositas por a"! relacionadas con el

concepto%

?r$ani9ación, ?r$ani9ación

/ueno, 'amos a orani@ar el cotarro este del siuiente modo+


24/48

2B

?obre ese eje "a@ otras tres marcas de 'alores K1, 0, 1 # tambi)n los

puntos medios%

("ora dibuja puntos en ese diarama # as!nale el nombre de la

part!cula que corresponda con esos 'alores de los números cuánticos

representados%


25/48

2E

@A la +artícula B

("! en las .uras 'emos una part!cula de la que no "emos "ablado% Por ladisposición en el diarama tiene que tener es un mesón4, , #

por tanto la cara tambi)n tiene que ser nula%

9Pero cómo acomodamos esta part!cula; ( todas luces parece que comparte

todos los números cuánticos con el pión neutro, por tanto deber!a de ser el pión

neutro% Pero "emos ol'idado un detalle, los piones tienen un isosp!n de ,

por eso sus terceras componentes pueden 'aler K1, 0, 1%

?in embaro, "a# otra *orma de que una part!cula tena la tercera componente

de isosp!n nula # es que su propio isosp!n sea nulo todo )l% (s! pues tenemos

que dic"a part!cula tiene tercera componente de esp!n nula porque su isosp!n

es nulo # no "a# otra posibilidad%

Pero ocurre que se esperar!a que dic"a part!cula tu'iera una masa semejante al

pión neutro, por simetr!a% Pero el caso es que dic"a part!cula tiene una masa de

EBQOeV, que ciertamente está por encima de cualquiera de sus compaAeros en

el diarama% sto es debido a una cosa que se denomina rotura de simetr!a, de

la que #a "emos tocado ciertos aspectos en el blo pero que se presenta de

di'ersas *ormas # esta es una de ellas% o 'amos a entrar aqu! en dic"a rotura,

su mecanismo o su sini.cado, simplemente queremos puntuali@ar la *orma de

pensar en las part!culas racias a este ordenamiento%

El camino óctu+le

sta *orma de orani@ar part!culas se debe a Ourra# 7ellKOann # la denominó el

camino óctuple simplemente porque era una *orma de ordenar L part!culas en

octete% l nombre e'identemente lo tomo de Sa noble '!a óctupleU del


26/48

26

dud"ismo% Por supuesto esto "a enerado cantidad de Spalabrer!aU sobre la

relación entre las part!culas # la *orma de alcan@ar el nir'ana% ?on los pros #

contras de la man!a que tienen los *!sicos de poner nombres raciosos a sus

in'enciones%

Para ser justos "emos de decir que esta misma ordenación tambi)n *ue

propuesta de *orma independiente por Du'al eGeman%

?i en 'e@ de tomar "adrones de esp!n 12 tomamos "adrones de esp!n 32 en

'e@ de encontrar un octuplete encontramos un decuplete orani@ación de 10

part!culas4 # as! se pierde todo contacto con /ud"a, pero as! es la 'ida%

speramos que os "a#áis entretenido con esto de orani@ar "adrones% Oásadelante entraremos en alunos detalles que los que usten de las

matemáticas dis*rutarán muc"o, pero para eso necesitamos introducir alunas

ideas que lle'arán un tiempo que nosotros tenamos claro como escribir de

*orma simple, estamos "ablando de teor!a de rupos%

Pero antes de todo eso, nos queda un simple paso para llear a la idea de

quarNs8 están a la 'uelta de la esquina%

os seuimos le#endo8

mpec ugando y acab construyendo "adrones )0*

Publicado el 1F septiembre, 2012de Cuentos Cuánticos | B comentarios

http://cuentos-cuanticos.com/2012/09/17/empece-jugando-y-acabe-construyendo-hadrones/http://cuentos-cuanticos.com/author/cuentoscuanticos/http://cuentos-cuanticos.com/2012/09/17/empece-jugando-y-acabe-construyendo-hadrones/#commentshttp://cuentos-cuanticos.com/2012/09/17/empece-jugando-y-acabe-construyendo-hadrones/http://cuentos-cuanticos.com/author/cuentoscuanticos/http://cuentos-cuanticos.com/2012/09/17/empece-jugando-y-acabe-construyendo-hadrones/#comments


27/48

2F

Vamos a in'entar un jueo tipo leo con el

que podamos construir part!culas% Para ello 'amos a de.nir nuestras pie@as #

lueo la *orma en la que podemos combinarlas%

Para que todo 'a#a bien intentaremos ser lo más e=pl!citos que nos sea posible%

D es importante que entendamos que lo que 'amos a "acer es poner a mano

las caracter!sticas de nuestras pie@as% osotros eleiremos qu) cualidades

tienen # qu) 'alores tienen las pie@as que 'amos a usar en nuestro jueo% n

esta entrada se recomienda el uso de eso que se llamaba lápi@ # papel

sto nunca deja de sorprenderme%

as +ie9as del >ue$o

Para empe@ar, # para no complicar la cosa en e=ceso, eleimos tener tres

pie@as únicamente% ( las pie@as las llamaremos+

J (rriba del inl)s 5p4

J (bajo del inl)s &oRn4

J =traAo del inl)s ?trane4

Como somos mu# sibaritas queremos complicar la cosa un poco más # 'amos a

introducir tres pie@as más+

J (ntiKarriba

J (ntiKabajo

J (ntiKe=traAo


28/48

2L

( estas pie@as a"ora les tenemos que asinar caracter!sticas # sus

correspondientes 'alores% a di*erencia entre las pie@as # las antiKpie@as

radicará en que alunos de los 'alores de las caracter!sticas no todas4 que

'amos a asinarles tendrán un sino cambiado%

Es+ín


29/48

2Q

"ipercara no es más que la suma del número bariónico # la e=traAe@a de cada

pie@a del jueo, %

a asinación de 'alores de # a nuestras pie@as # antiKpie@as es como

siue+

J

J

J

J

J

J

$asta aqu! "emos descrito nuestras pie@as% Con ellas empe@aremos el jueo%

?in embaro, todo esto está relacionado con las caracter!sticas de las part!culas

elementales% Para saber de qu) 'a todo esto+ Oinicurso+ Part!culas elementales%

as +ie9as en e>es coordenados

Para empe@ar a juar necesitamos tener dos ejes coordenados% n el eje

'ertical pondremos 'alores de la "ipercara # en el eje "ori@ontal pondremos

'alores del isosp!n %

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30

?i a"ora disponemos nuestra pie@as siuiendo los 'alores de los pares

tendremos+

&e la misma *orma podemos disponer las antipie@as en los ejes+


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31

("ora

combinamos ambas rá.cas disponiendo en los ejes tanto las pie@as como las

antipie@as+

as

com%inaciones de +ie9as

leados a este punto lo que 'amos a "acer es arupar pie@as # antipie@as

siuiendo unas relas% &ibujamos una l!nea que parta del orien del sistema


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32

coordenado # pase por la intersección de dos l!neas de los triánulos que

*orman las pie@as # las antipie@as% ?umamos sus "ipercaras # sus isospines #

disponemos un punto donde corresponda% as pie@as combinadas serán

aquellas que *orman la intersección por la que "a pasado la l!nea roja en el

dibujo de abajo4 que "emos tra@ado desde el orien%

Por ejemplo+

?i

aplicamos esta receta a todas las intersecciones+


33/48

33

n el

punto central tenemos dos posible combinaciones que in'olucran

arupamientos del tipo , junto con % =plicaremos esto más adelante%

("ora nos podemos entretener en sacar todas las caracter!sticas de estos

arupamientos, por ejemplo su cara el)ctrica%

@Para u =emos =ec=o todo estoB

sta es una mu# buena preunta% Oiremos esta imaen+


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3B

sta es la clasi.cación de las part!culas elementales denominadas mesones%

stas part!culas *ueron clasi.cadas en *unción del isosp!n # la "ipercara #

todas ellas tienen esp!n nulo%

Cuando se dieron cuenta de que las part!culas se dispon!an siuiendo patrones

como este el paso elemental es pensar que están constituidas por unos ladrillos

más básicos% o que "emos "ec"o aqu! es justamente proponer dic"os ladrillos,

como "i@o 7ellKOann junto con otros, # 'er que estas combinaciones justi.can

todas las caracter!sticas de estas part!culas que conocemos por los

e=perimentos%


35/48

3E

(l principio se consideró que esto no era más que un arti.cio matemático que

era útil para clasi.car las part!culas% ?in embaro, a"ora tenemos constancia

e=perimental de que los ladrillos más elementales de los "adrones e=isten,

estos ladrillos son los quarNs%

?i quieres saber por qu) "emos "ec"o todo esto+

s "ora de ordenar "adrones8

?i quieres saber cómo sabemos e=perimentalmente que los quarNs e=isten+

ómpelo # dime qu) "a# dentro8 Parte >

?euiremos con este tema, tratándolo en ma#or pro*undidad%

os seuimos le#endo8

+%oloreamos/ )0**

Publicado el 20 septiembre, 2012de Cuentos Cuánticos | 6 comentarios

http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/30/es-hora-de-ordenar-hadrones/http://cuentos-cuanticos.com/2012/06/15/rompelo-y-dime-que-hay-dentro-parte-i/http://cuentos-cuanticos.com/2012/09/20/coloreamos/http://cuentos-cuanticos.com/author/cuentoscuanticos/http://cuentos-cuanticos.com/2012/09/20/coloreamos/#commentshttp://cuentos-cuanticos.com/2011/08/30/es-hora-de-ordenar-hadrones/http://cuentos-cuanticos.com/2012/06/15/rompelo-y-dime-que-hay-dentro-parte-i/http://cuentos-cuanticos.com/2012/09/20/coloreamos/http://cuentos-cuanticos.com/author/cuentoscuanticos/http://cuentos-cuanticos.com/2012/09/20/coloreamos/#comments


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36

s de Sconocimiento popularU que los quarNs tienen una caracter!sticadenominada color% sta poco tiene que 'er con los colores que 'emos connuestros ojos, es simplemente el nombre que se le dio los *!sicos acostumbrana buscar nombres ineniosos para sus descubrimientos4 a una caracter!stica delos quarNs%

n esta entrada pretendemos moti'ar la e=istencia de esta caracter!stica color%

Oás adelante nos introduciremos en su sini.cado, su papel # sus propiedades,

en las interacciones entre quarNs%

Dl +rinci+io ue Pauli

Da "emos "ablado de que las part!culas, seún su esp!n, se cataloan como

*ermiones o bosones% os *ermiones tienen

esp!n semientero # los bosones esp!n entero% (demás, los *ermiones satis*acen

el principio de e=clusión de Pauli%

Para los interesados en este principio, que será *undamental en lo que siue,

recomendamos e*usi'amente la lectura de la siuiente entrada+

/osones # Termiones, esos *amosos desconocidos

Como en estos barrios somos la mar de sol!citos 'amos a recordar de qu) 'a

eso del principio de e=clusión de Pauli%

&roso modose puede establecer que el principio de Pauli nos dice+

'os o más fermiones no pueden estar en el mismo estado cuántico.

http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/09/bosones-fermiones/http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/09/bosones-fermiones/


37/48

3F

&e manera más *ormal+

La función de onda de dos o más fermiones tiene que ser totalmente

antisimétrica.

Vamos a intentar e=plicar esto un poco más%

?uponamos que estamos estudiando part!culas cuánticas que tienen una

caracter!stica, cuántica tambi)n, que denominamos C


38/48

3L

2%K ?i queremos describir dos part!culas tenemos las siuientes posibilidades+

l primer estado corresponde a la part!cula que denominamos 1 # el seundo

estado corresponde a la part!cula que denominamos 2%

3%K ?eún Pauli tenemos que construir la *unción de onda de *orma que sea

antisim)trica+

9Cómo sabemos que esto es una combinación antisim)trica; o que tenemos

que "acer es cambiar el estado de la part!cula 1 por el estado de la part!cula 2%

n este caso si cambiamos tenemos+

sto, claramente se puede escribir de la siuiente manera+

o que 'emos es que al cambiar los estados de la part!cula 1 # 2 la *unción de

onda cambia de sino% sto es lo que entendemos por ser antisim)trica%

&e "ec"o, si uno intenta "acer eso con las dos part!culas en el mismo estado+

?implemente no se puede, no e=iste tal estado # de a"! sabemos que S&os o

más *ermiones no pueden estar en el mismo estado cuánticoU%

Con esto cerramos el c!rculo # las dos *ormulaciones del principio de e=clusión

son equi'alentes%


39/48

3Q

A lle$ó la -elta más másF

a ente se puso mu# contenta al darse cuenta que con los quarNs pod!amos

orani@ar los "adrones% Ver entradas+ s "ora de ordenar "adrones # mpec)

juando # termin) constru#endo "adrones4% Yuando con los quarNs podemos

e=plicar las propiedades de los "adrones, su esp!n, su e=traAe@a, su cara

el)ctrica, etc%


40/48

B0

esencial para la consistencia de la teor!a cuántica% ste elemento es esencial

para muc"os ámbitos de la *!sica # e=plica muc"os comportamientos de los

sistemas% l principio de e=clusión de Pauli no se puede cuestionar%

El color al rescate

9Cómo solucionamos esto; Pues es simple, se postula que "a# una

caracter!stica cuántica de los quarNs que aún no "emos identi.cado que

permite tener combinaciones antisim)tricas # sal'auardar el principio de

e=clusión%

sta caracter!stica es+ l C%

?uponemos que cada quarN tiene una caracter!stica denominada color que

puede tomar tres 'alores+ ojo, (@ul, Verde% sto lo abre'iaremos por red en

inl)s4, / blue en inl)s4, 7 reen en inl)s4%

Cada quarN puede ser o bien , o bien /, o bien 7% Con estos tres elementos

podemos tener una combinación antisim)trica% l procedimiento es simple,

basta "acer permutaciones+

1%K leimos un orden para los colores el orden eleido da un poco iual4%

5sualmente se toma /7%

2%K $acemos permutaciones c!clicas, rosso modo, ponemos el color del primer

luar en el último+ /7 J /7 J 7/% stás son combinaciones positi'as%

3%K ("ora de cada una de ellas permutamos la primera pareja de cada triplete+

/7J7/J7/% stas son combinaciones neati'as%

Por lo tanto el estado de ScolorU para tres quarNs será+

s *ácil 'er que si cambiamos el estado del quarN 1 por el del quarN 2 el estado

queda cambiado de sino% 9Pruebas;4

Por lo tanto la *unción de onda que describe la part!cula será+


41/48

B1

a parte de color es antisim)trica # la otra parte es sim)trica% l producto de

alo sim)trico por alo antisim)trico da como resultado alo antisim)trico% (s!

que el color, esa caracter!stica cuántica de los quarNs, nos permite que el

modelo de construcción de los "adrones *uncione # satis*aa el principio de

e=clusión%

sta es la ma#or moti'ación, puramente teórica, para la introducción del color%

Pero la "istoria no acaba aqu!, el color tiene un papel *undamental en la *!sica

de los quarNs, su rol es el de la cara de la interacción *uerte% s decir, los

quarNs se atraen e interactúan entre s! mediante el color% s lo análoo a las

caras el)ctricas para el electromanetismo, sólo que en 'e@ de tener dos

'alores IK4, en la interacción *uerte tenemos tres caras ,/,74%

n siuientes entradas nos introduciremos en las pecularidades # propiedades

de esta cara de color de los quarNs% speramos que os "a#a ustado%

os seuimos le#endo8

*Apéndice:

3o solo del Higgs vive la masa

Publicado el 21 ma#o, 2013de Cuentos Cuánticos | F comentarios

?abemos que el $is es el responsable de

dar masa a ciertas part!culas% ?in embaro, no toda la masa de las cosas que

nos rodean 'ienen de la interacción con el $is%

Vamos a 'er cómo ran parte de la masa de las cosas 'iene por e*ectos que no

están relacionados con el $is%

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B3

os núcleos están constituidos por protones #

neutrones% ( su 'e@, se sabe e=perimentalmente que neutrones # protones, los

nucleones, están *ormados por quarNs%

5n protón está constituido por dos quarNs de tipo up # un quarN de tipo doRn% lneutrón, a su 'e@, está constituido por dos quarNs de tipo doRn # un quarN de

tipo up%

sta imaen simplista nos dice que con estos tres quarNs se pueden entender

las propiedades básicas de los nucleones como su cara el)ctrica # su esp!n%

Pero, la realidad nos depara sorpresas%

Cuando lan@amos electrones mu# ener)ticos contra nucleones, lo que se llama

e=perimentos de dispersión inelástica pro*unda, podemos 'er la estructura

interna de los mismos%

ntonces encontramos este resultado al medir una cosa llamada *actor de

*orma que nos "abla de la estructura interna de los nucleones4+


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BB

?in embaro, teóricamente esto C?P& con una estructura interna

de solo tres quarNs% os modelos teóricos+

s decir, un nucleón es alo que tiene tres quarNs que determinan sus

propiedades tipo cara # esp!n% Pero además, está lleno de luones los que


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BE

transmiten la interacción *uerte4 # pares de quarNantiquarN que se crean en su

interior # se reabsorben%

a imaen pictórica más acertada ser!a alo as!+

a masa de los nucleones

?i uno presupone que un nucleón solo está compuesto por tres quarNs de los

tipos u # d4 # supone que estas part!culas se mue'en dentro de los nucleones

de *orma no relati'ista 'elocidades bajas4 puede estimar la masa de los

mismos% l resultado es que la masa de los quarNs es OeV, que es

apro=imadamente 13 de la masa de los nucleones% Pero como "emos 'isto,

esto es incorrecto%

a interacción que importa para entender la estructura de los nucleones es la

interacción *uerte% sta interacción opera entre quarNs # se considera que está

mediada por luones%

os quarNs tienen una cara que les permite interactuar entre ellos

intercambiando luones, la cara de color, que puede tomar tres 'alores, rojo,

'erde # a@ul% Para una e=plicación de la cara de color # su aparición en

escena+9Coloreamos; # =traAas estrellas e=traAas4

5na di*erencia esencial entre la interacción *uerte # el electromanetismo es la

siuiente+

1% Cuando dos caras el)ctricas están mas cerca sienten ma#or intensidad

del campo el)ctrico de la otra%

http://cuentos-cuanticos.com/2012/09/20/coloreamos/http://cuentos-cuanticos.com/2013/04/24/extranas-estrellas-extranas/http://cuentos-cuanticos.com/2012/09/20/coloreamos/http://cuentos-cuanticos.com/2013/04/24/extranas-estrellas-extranas/


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B6

2% Con la interacción *uerte pasa al re')s, cuanto más cerca están los

quarNs menos intensidad de la interacción *uerte sienten% ( esto se le

llama libertad asintótica%

3% ?in embaro, si intentamos separar dos quarNs la intensidad aumenta

tanto que no somos capaces de tener un quarNs aislado% sto se llama

con.namiento%

l con.namiento de los quarNs es debido a que en la naturale@a solo están

permitidas con*ormaciones neutras de color% Para conseuir tal combinación

tenemos que tener una con.uración de coloranticolor o de rojo'erdea@ul%

s por eso que conocemos los mesones quarNKcolorantiquarNKanticolor4 # los

bariones 3 quarNs cada uno con un color distinto4%

Cuando estudiamos la interacción *uerte, la cromodinámica, encontramos una

escala de ener!a # por tanto de tamaAos4, la constante de acoplo % Para

entender la relación entre ener!as # lonitudes+ 5nidades aturales4%

os quarNs up # doRn tienen unas masas mu# pequeAas comparadas con la

escala de la cromodinámica+

sto nos indica que la masa de los quarNs por si mismos, enerada por el

$is4, contribu#e mu# poco a la ener!a de un nucleón% (demás, indica que los

quarNs dentro de los nucleones se mue'en de *orma relati'ista%

http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/14/pildorazos-unidades-naturales/http://cuentos-cuanticos.com/2011/08/14/pildorazos-unidades-naturales/


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BF

Por lo tanto, ran parte de la masa de los nucleones está enerada no por el

$is sino por la escala de ener!a a la que la cromodinámica nos dice que los

quarNs tienen libertad asintótica%

$acer el cálculo e=acto de la masa de los nucleones es mu# complicado% a

teor!a no admite apro=imaciones que simpli.quen el cálculo #a que a las

ener!as en la que nos mo'emos los quarNs están con.nados% sto "ace que

dic"o cálculo sea toda una odisea t)cnica% $a# alunos resultados interesantes

en cromodinámica cuántica en redes% n estos cálculos el espaciotiempo se

sustitu#e por una malla en la que en los nodos están los quarNs # en las uniones

entre nodos aparecen los luones%

Con estas t)cnicas matemáticas se "a podido calcular la masa de los nucleones

con cierto )=ito aunque no es totalmente satis*actorio por el momento4+


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BL

>ntroduciendo a mano las masas de alunas part!culas "adrónicas mesones #

bariones4 se "a podido predecir las masas de otras part!culas% n la .ura

tenemos representados los datos puestos a mano por los puntos a@ules, los

rojos son los predic"os por el cálculo en la malla # se prepresentan los errores

que se introducen en el cálculo% as l!neas neras son los 'alores

e=perimentales%

(s! que podemos concluir que ran parte de la masa de las cosas que nos

rodean no 'ienen de la mano del $is sino que "a# que buscarla por las

caracter!sticas de la interacción *uerte%

Documents

Cuentos Cuánticos- Guía Sobre Partículas, Modelo Estándar y Higgs