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Neutrino, what’s next? — Organizando partículas 2

Seguimos con la clasificación de las partículas elementales. Ya vimos en las entrada anterior de esta serie la clasificación establecida en términos del espín de las partículas.  Ahora nos toca clasificar las partículas bajo otro criterio, las interacciones que sienten y generan.

Para describir partículas y sus interacciones hay que recurrir a la teoría cuántica de campos.  Sin duda alguna, esta teoría es muy elaborada tanto desde el punto de vista físico como desde el punto de vista matemático.  Sin embargo, se puede entender algunas de sus particularidades sin necesidad de meternos en berengenales.  Espero ser capaz de transmitir la preciosa imagen que nos proporciona esta teoría.

Esta entrada es la continuación de:

Neutrino History, what’s next? — ¿Neutrinos?

Neutrino History, what’s next? — Organizando partículas 1

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La relatividad especial está mal, como todos sabemos…

Ultimamente están aflorando muchas opiniones que se pueden resumir en:

La relatividad especial está mal

Para hacer esto lo más simple posible vamos a iniciar unas entradas donde explicaremos las bases experimentales que nos llevan a confiar en esta teoría. Creo que será bueno para todos, así cuando alguien use alguna de estas frases:

La velocidad de la luz no puede ser constante.

La invariancia Lorentz no puede ser cierta.

La relatividad está mal.

Las podremos contextualizar y comparar con lo que sabemos tanto teórica como experimentalmente.

En esta primera entrada voy a dar mi opinión personal al respecto. Será una entrada liviana, para no aburrir, y seguramente errónea. No tengáis reparo en criticar todo lo criticable o en corregir todo lo que haga falta.

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Pildorazo de Partículas Elementales XI: Interacciones entre Partículas

Suponemos que las interacciones se pueden describir teóricamente de acuerdo con los principios de la mecánica cuántica y la relatividad especial.

Estas interacciones, también llamadas acoplamientos, se caracterizan por una intensidad, o probabilidad de ocurrencia, que se codifica en un parámetro que se denomina constante de acoplo.

Electromagnetismo:

  • Se acopla a partículas cargadas.
  • La constante de acoplo electromagnética, representada por \alpha, es un número pequeño del orden de 1/137.  Esto indica que las interacciones electromagnéticas son relativamente débiles (fuerte sería si la constante de acoplo fuera del orden de 1).
  • El bosón intermediario de la interacción es el fotón \gamma.  Su masa en reposo es nula.
  • El alcance de la interacción es infinito.

Interacción Débil:

  • Es la interacción que cambia el tipo (sabor) de las partículas.
  • Tenemos una constande de acoplo llamada \alpha_W.
  • Puede cambiar el tipo de leptones y el tipo de quarks.
  • Tenemos tres bosones mensajeros W^+, W^- y Z^0.  Su peso ronda unas 100 veces el peso del protón.
  • Por lo tanto su alcance es corto.

Interacción Fuerte:

  • Las partículas fundamentales que sienten la interacción fuerte son los quarks.
  • Los hadrones son agrupaciones de quarks.
  • Los quarks tienen una carga fuerte, denominada color. (Es la característica que les permite acoplarse a la interacción fuerte).
  • Los bosones involucrados son los gluones, que son de masa nula.
  • La dinámica del color es complicada y explica por qué los gluones no tienen un alcance infinito.
  • La constante de acoplo es \alpha_s

Frigodedos, frigopiés y monopolos…

Desde pequeños se nos dice que si partimos un imán en dos, obtenemos dos imanes con los respectivos polos norte y sur.  Si volvemos a partir uno de esos volveremos a obtener dos imanes con dos polos.  Es decir, no podemos obtener un polo norte aislado o un polo sur aislado por mucho que rompamos imanes.  La situación es ciertamente curiosa porque cargas eléctricas positivas y negativas pueden vivir por separado.  Las cargas magnéticas no, siempre se presentan en pares norte-sur.

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