sobre la Partícula Elemental.

A día de hoy conocemos multitud de partículas que se dicen elementales o fundamentales. 

 Hay cierta confusión con la terminología, elemental, fundamental, etc, pero bueno, a lo que hacemos referencias es a las partículas que constituyen los átomos, los núcleos o que son producidas en reacciones de colisiones de altas energías.

Las partículas se clasifican de muchas formas, y encima se usan muchas palabras para referirnos a ellas en virtud de la propiedad bajo la que las estemos clasificando.

  En esta entrada vamos a dar esta clasificación intentando aclarar por qué se clasifican así.

Esto nos permitirá en sucesivas entradas en entrar en mayores detalles de temas que son ciertamente interesantes.

Interacciones fundamentales

En la naturaleza encontramos cuatro interacciones que pasamos a describir brevemente:

1. Interacción electromagnética:  Actúa entre cargas eléctricas.  Viene mediada por una partícula sin masa, el fotón. Tiene un alcance infinito.
2. 1. Interacción débil:  Actúa entre todos los tipos de partículas independientemente de su carga y se encarga de cambiar el tipo de partículas.  Viene mediada por tres partículas ,  y , estás partículas tienen masa.  Es de corto alcance.
3. Interacción fuerte:  Actúa sobre partículas que tienen una carga que llamamos color (que explicaremos lo que es en su momento). Viene mediada por partículas denominadas gluones, que no tienen masa pero sí que portan carga de color (la misma que produce la interacción que propagan).  Es de muy corto alcance.

Estas son las tres interacciones que influyen en las partículas fundamentales.  

Queda otra, la interacción gravitatoria, pero su intensidad es muy muy inferior a las otras tres por lo que a la escala de energía donde se producen las partículas que conocemos no tiene ningún efecto.

Clasificación en términos de las interacciones

1. Leptones = Partículas que pueden sentir la interacción electromagnética (si tienen carga) y la interacción débil.
2. Hadrones = Partículas que pueden sentir la interacción electromagnética (si tienen carga), la interacción débil y la interacción fuerte.

Así la diferencia entre leptones y hadrones está en si pueden sentir o no la interacción fuerte.

Los leptones son el electrón, el muón, el tauón (todos ellos con carga) y los neutrinos (electrónico, muónico y tauónico) que no tienen carga y sólo sienten las interacción débil.  

Estas partículas no revelan estructura interna alguna.

Los hadrones son muchos, y son los que dan más problemas de clasificación.  Ahora iremos con ellos. Estas partículas están compuestas por quarks.

Clasificación en virtud del espín

Ya hemos discutido el espín en este blog en un par de ocasiones, para introducirse en el tema leer la entrada sobre Einstein-Podolsky-Rosen y las entradas referidas ahí.  

Según el espín las partículas se clasifican en:

1. Bosones = Que tienen espín entero de posibles valores 0, 1, 2, 3,…
2. Fermiones = Que tienen espín semienterio de posibles valores 1/2, 3/2, 5/2,…

Los fermiones verifican el Principio de Exclusión de Pauli y los bosones no.

Todas las partículas que median las interacciones son bosones (espín entero).  Todos los leptones son fermiones.  

Y los hadrones pues pueden ser bosones o fermiones. 

Sin embargo, los quarks, que son los constituyentes de todos los hadrones son fermiones.

Clasificación de los hadrones en términos de su espín

Ahora vamos a centrarnos en los hadrones, los leptones son los que ya hemos comentado electrón, muón y tauón y sus respectivos neutrinos, pero hadrones hay cientos (si no miles, por exagerar), y tenemos otra clasificación por su espín:

1. Mesones = Hadrones de espín entero. Por lo tanto son bosones.
2. Bariones = Hadrones de espín semientero. Por lo tanto son fermiones.

Los familiares protón y neutrón son bariones (tienen espín 1/2).  Los mesones son por ejemplo los piones, los mesones B, los Kaones, etc.

Los mesones están compuestos por dos quarks (quark-antiquark para ser exactos) y los bariones están formados por tres quarks.

Con esto se termina la clasificación, no hemos querido entrar en detalles hablando de Isoespines, Hipercargas, quarks, colores, etc.