Partícula elemental

As partículas elementais son os constituentes elementais da materia, máis precisamente son partículas que non están constituídas por partículas máis pequenas nin se coñece que teñan estrutura interna.

Orixinalmente o termo partícula elemental usouse para toda partícula subatómica como os protóns e neutróns, os electróns e outros tipos de partículas exóticas que só poden atoparse nos raios cósmicos ou nos grandes aceleradores de partículas, como os pions ou os muóns. Con todo, a partir dos anos de 1970 quedou claro que os protóns e neutróns son partículas compostas doutras partículas máis simples. Hoxe en día o nome partícula elemental úsase para as partículas que, ata onde se sabe, non están formadas por partículas máis simples.

 Partículas subatómicas 

Cando a principios do século XIX John Dalton postulou a súa teoría atómica, considerou que os átomos eran indivisibles e xa que logo en certo xeito partículas elementais. Os avances no coñecemento da estrutura atómica revelaron que os átomos non eran nin moito menos indivisibles e estaban formados por partículas máis elementais: protóns, neutróns e electróns. O estudo das partículas que forman o núcleo atómico, revelou que estas non eran elementais, senón que estaban formadas por partículas máis simples. Os neutróns, protóns e outras partículas están compostas polos hadróns e os mesóns. Tanto os hadróns como os mesóns están constituídos por partículas máis pequenas, chamadas quarks e antiquarks e "nubes" de gluóns que os manteñen unidos.

A lista de partículas subatómicas que actualmente se coñecen consta de centenares destas partículas subatómicas, situación que sorprendeu aos físicos, ata que foron capaces de comprender que moitas desas partículas realmente non eran elementais senón compostos de elementos máis simples chamados quarks e leptóns que interaccionan entre eles mediante o intercambio de bosóns. No modelo estándar, que reflicte o noso estado de coñecemento sobre os constituentes últimos da materia, os quarks, os leptóns e os bosóns de intercambio considéranse partículas elementais, xa que non existe evidencia de que á súa vez estivesen formados por outras partículas máis "pequenas".

Aínda que as partículas máis pesadas (hadróns) e as de masa intermedia (mesóns) que respondían á interacción forte foron consideradas elementais, actualmente sábese que son partículas compostas. Só as partículas máis lixeiras (leptóns) que non resultaban afectadas pola interacción forte, resultaron ser elementais. Os dous tipos de leptóns máis comúns son os electróns e os neutrinos, das que como se dixo crese que son realmente elementais. Os neutrinos, entidades que comezaron a súa existencia como artificios matemáticos, xa foron detectados e forman parte de todas as teorías físicas da composición da materia, da cosmoloxía, astrofísica e outras disciplinas.
 Partículas propiamente elementais 
miniatura|400px|Unha visión xeral das distintas familias de partículas elementais, e as teorías que describen as súas interaccións.
Actualmente crese que os leptóns, quarks (estes dous primeiros tipos son fermións) e bosóns gauge, son todos os constituíntes máis pequenos da materia e polo tanto serían partículas propiamente elementais. Existe un problema interesante en canto a estas partículas propiamente elementais, xa que parecen os leptóns, por exemplo, agruparse en series homofuncionais, sendo cada xeración similar a anterior pero formada por partículas máis masivas:

 Xeración 1: electrón, neutrino electrónico, quark arriba, quark abaixo.
 Xeración 2: muon, neutrino muónico, quark estraño, quark encantado.
 Xeración 3: tauón, neutrino tauónico, quark fondo, quark cima.

Aínda que non se teñen demasiadas ideas de por que existen estas tres xeracións, na teoría de cordas o número de xeracións existentes ten que ver coa topoloxía da variedade de Calabi-Yau que aparece na súa formulación. Concretamente o número de xeracións coincidiría nesta teoría coa metade do valor absoluto do número de Euler da variedade de Calabi-Yau.B. Green, 2006, p. 567. Con todo, isto non é estritamente unha predición xa que no estudo actual da teoría de cordas poden construírse espazos de Calabi-Yau de diferente número de Euler. Sábese que se se quere construírse unha teoría de cordas que de lugar a só tres xeracións, o número de Euler debe ser ±6.

Existe a hipótese de que os quarks están formados de preóns.

 Notas 

 Véxase tamén 

 Bibliografía 

 Brian R. Green: The elegant universe, 1999 [existe unha edición española, El universo elegante, Ed. Critica, Drakontos, ISBN 84-8432-781-7, 2006].

 Outros artigos 
 Física nuclear
 Física de partículas
 Modelo estándar
 Reacción nuclear
 Teoría cuántica de campos

Categoría:Partículas elementais