Contenido
- Quarks y Leptones son ambas partículas fundamentales
- Los leptones tienen carga entera; Quarks tienen carga fraccional
- Los leptones pueden existir libremente; Quarks no puede
- Quarks y Leptons están sujetos a diferentes fuerzas fundamentales
La física de partículas es el subcampo de la física que se ocupa del estudio de las partículas subatómicas elementales, las partículas que forman los átomos. A principios del siglo XX, se hicieron muchos avances experimentales que sugirieron que los átomos, que se creían que eran el componente más pequeño de la materia, estaban formados por partículas aún más pequeñas. Se idearon nuevas teorías para explicar esto (como el Modelo Estándar de Física de Partículas), se diseñaron muchos experimentos nuevos (utilizando equipos como aceleradores de partículas) y gradualmente se hizo evidente que las partículas que forman los átomos pueden descomponerse aún más. Dos ejemplos de tales partículas son los quarks y los leptones, y aunque estos tipos de partículas tienen mucho en común, sus diferencias son a menudo marcadas.
Quarks y Leptones son ambas partículas fundamentales
Quarks (nombrado por el ganador del premio Nobel Murray Gell-Mann después de una cita en el libro "Finnegans Wake" de James Joyce) y se cree que los leptones son las partículas más fundamentales que existen; es decir, no pueden descomponerse en otras partículas constituyentes. Quarks y leptones tampoco son partículas en sí mismas; más bien, se refieren a familias de partículas, cada una con seis miembros. La familia de partículas quark consiste en partículas arriba, abajo, arriba, abajo, encanto y partículas extrañas, mientras que los leptones consisten en partículas de electrones, neutrinos de electrones, muones, neutrinos de muones, tau y neutrinos de tau. También hay antipartículas asociadas con cada partícula, siendo la antipartícula el espejo opuesto a la partícula correspondiente (por ejemplo, que tiene la carga opuesta).
Los leptones tienen carga entera; Quarks tienen carga fraccional
Los leptones tienen una carga eléctrica de una unidad de carga fundamental (definida como la carga de un solo electrón), en el caso del electrón, muón o tau, o sin carga, en el caso de los neutrinos correspondientes. Los Quarks, por otro lado, tienen cargas fraccionales (+/- 1/3 o +/- 2/3, dependiendo del quark). Cuando estos quarks se agrupan, la suma de sus cargas siempre se suma a una carga entera. Por ejemplo, si se agrupan dos quarks hacia arriba y uno hacia abajo (con cargas de +2/3 y -1/3, respectivamente), la suma de las cargas se suma a +1, y se crea una nueva partícula. Esta nueva partícula es el protón, uno de los componentes principales del núcleo atómico.
Los leptones pueden existir libremente; Quarks no puede
Si bien todos los quarks tienen una carga fraccional, un quark nunca existirá libremente en la naturaleza; Esto se debe a una fuerza fundamental conocida como la "fuerza fuerte". La fuerza fuerte, que está mediada por partículas portadoras de fuerza llamadas gluones, actúa dentro del núcleo de los átomos y mantiene a los quarks atraídos entre sí. La fuerza entre los quarks aumenta a medida que se separan, asegurando que nunca se detecte un quark libre. El campo de estudio dedicado a las interacciones entre quarks y gluones se llama cromodinámica cuántica (QCD). Los leptones, por otro lado, son partículas muy "independientes" y pueden aislarse.
Quarks y Leptons están sujetos a diferentes fuerzas fundamentales
Hay cuatro fuerzas fundamentales en la naturaleza: la fuerza fuerte (que mantiene unidos los núcleos atómicos y los quarks), la fuerza débil (que es responsable de la desintegración radiactiva), la fuerza electromagnética (que ayuda a mantener los átomos juntos) y la fuerza gravitacional (que actúa cualquier objeto con masa o energía en el universo). Los Quarks están sujetos a todas las fuerzas fundamentales; los leptones, por otro lado, están sujetos a todas las fuerzas, excepto a la fuerza fuerte. Esto se debe a que la fuerza fuerte tiene un rango muy corto, típicamente más pequeño que el de un núcleo atómico; por lo tanto, la fuerza fuerte generalmente se limita a esta área. Las fuerzas débiles, electromagnéticas y gravitacionales, por otro lado, pueden actuar a una distancia mucho mayor que la fuerza fuerte.