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Modelo Standard: Un Panorama de la Física de Partículas

Modelo Standard: Un Panorama de la Física de Partículas.



El mundo cuántico es particularmente difícil de comprender. En palabras de Niels Bohr: “Si alguien no se siente conmocionado por la física cuántica es porque no la ha entendido.” Una de las cosas que nos enorgullecen es simplificar esos temas complejos para hacerlos fácilmente ‘digeribles’. Intentaremos batallar contra lo imposible, comenzando con el Modelo Standard de la Física de Partículas.

Antes de adentrarnos en el punto central, algo de historia. En el año 1896, un hombre llamado Joseph J. Thompson descubrió algo bastante inusual. En aquel entonces, la gente conocía la tabla periódica de los elementos (aunque, por razones obvias, no lucía como hoy). Era sabido en ese momento que el hidrógeno era el elemento de menor masa dentro de la tabla periódica de los elementos. Thompson se hizo de un ingenioso dispositivo que le permitió medir la masa de las partículas que pasaban por él. Notó que estas partículas tenían una masa miles de veces menor a la del átomo de hidrógeno. ¿Cómo podía ser esto, si el hidrógeno realmente tenía la menor masa de entre todos los átomos? Thompson había descubierto la partícula subatómica que ahora conocemos como electrón (una partícula con la que todos estamos medianamente familiarizados). Sin embargo, el nombre de esta partícula provino de un físico de origen irlandés, George F. Fitzgerald.

En Manchester, Inglaterra, en 1911, otro caballero de nombre Ernest Rutherford usó el decaimiento de los elementos radiactivos para producir haces de partículas que disparó hacia una fina lámina de oro. ¿Por qué? Por la ciencia. Él esperaba que las partículas Alfa atravesaran la lámina, pero, para su sorpresa, aproximadamente una de cada mil rebotaba. Luego de pensar acerca de este fenómeno, llegó a la conclusión de que tenía que haber algo muy pequeño y muy denso dentro de la lámina que causara la desviación de las partículas: el núcleo del átomo. También descubrió que el átomo está compuesto en un 99% de espacio vacío (técnicamente, este “espacio vacío” es una mezcla de muchas cosas que se promedian en cero; pero esto es complicar las cosas demasiado en este punto). Rutherford y su socio James Chadwick siguieron realizando experimentos de este tipo y, en 1932, descubrieron que el núcleo del átomo estaba compuesto de dos partículas: protones y neutrones.


Fuente (antes de edición): Jefferson Lab

A finales de la década del 30, los científicos estaban trabajando duro para tratar de dar sentido a diferentes fenómenos que no podían explicarse solo con la existencia de estas tres partículas (particularmente los rayos cósmicos). El problema era que los rayos cósmicos eran impredecibles, haciendo imposible saber dónde y cuándo aparecerían. Esto preparó el terreno para la aparición de los aceleradores de partículas. Estos dispositivos eran esencialmente un medio para crear rayos cósmicos en el laboratorio. Esto llevó al descubrimiento de muchas nuevas partículas; tantas, de hecho, que los científicos comenzaron a quedarse sin nombres para darles. Eventualmente, en la década del 60, todos estos descubrimientos dieron lugar a lo que conocemos como el Zoológico de Partículas. Era un tiempo caótico y el físico estadounidense Murray Gell Mann es a quien se atribuye el haber puesto orden y estructura en el mundo de la física una vez más. Él había notado la existencia de patrones en cada una de las partículas y pudo agruparlas según su respectiva simetría. Notó que los protones, neutrones y partículas fundamentales estaban construidas con los mismos ‘bloques de construcción’, o componentes básicos, a los que nombró “quarks”. Los quarks son en última instancia, las partículas elementales que son los constituyentes fundamentales de la materia.

Esta es la base del Modelo Standard. Claro que hay mucho más para agregar; por el momento, sin embargo, el quark parece ser un punto adecuado para terminar.


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