Tipos de partículas elementales
En física, las partículas elementales se organizan en tres grandes familias: hadrones, leptones y mediadores de fuerza.
Nota. Los leptones y los mediadores de fuerza se consideran partículas fundamentales, porque a diferencia de los hadrones no están formados por constituyentes más pequeños.
Hadrones
Los hadrones son algunas de las partículas subatómicas más masivas y complejas. Ejemplos muy conocidos son el protón y el neutrón.
Estas partículas interactúan mediante la fuerza nuclear fuerte, que mantiene unidos a los quarks dentro de los núcleos atómicos.
Los hadrones no son fundamentales, ya que son partículas compuestas: están constituidos por quarks. Según el caso, pueden estar formados por dos o tres quarks.
Cada hadrón posee también una antipartícula correspondiente, con la misma masa pero carga u otros números cuánticos opuestos.
Los hadrones se dividen en dos grandes subcategorías: mesones y bariones.
A] Mesones
El término “mesón” aludía originalmente a su masa intermedia: más ligera que la de un protón pero mayor que la de un electrón.
Los mesones están formados por dos quarks: un quark y un antiquark. Son los miembros más ligeros de la familia de los hadrones.
Nota. El quark y el antiquark de un mesón no tienen por qué compartir el mismo sabor; por ejemplo, un mesón puede contener un quark up y un antiquark strange. Para ser neutro en color, el par debe tener cargas de color opuestas, como verde y antiverde, o rojo y antirrojo.
Entre los mesones más representativos se encuentran:
- Piones
- Kaones
- Etas
B] Bariones
Los bariones son los hadrones más pesados. En este grupo se incluyen los nucleones -protones y neutrones- así como otras partículas aún más masivas.
Todos los bariones están formados por tres quarks, ligados entre sí por la interacción fuerte.
Entre las partículas clasificadas como bariones se encuentran:
- Protón
- Neutrón
- Lambda
- Sigma
- Xi
Leptones
Los leptones son mucho más ligeros que los hadrones e incluyen algunas de las partículas más fundamentales de la naturaleza. Participan en las interacciones débil nuclear y electromagnética.
Los leptones son partículas fundamentales: no presentan estructura interna y no están compuestos por quarks. De acuerdo con la evidencia experimental disponible, son verdaderamente indivisibles.
Cada leptón tiene una antipartícula correspondiente, que forma parte de la familia de la antimateria.
La familia de los leptones está compuesta por las siguientes partículas elementales:
- Electrón
- Neutrino
- Muón
- Tau
Mediadores de fuerza
Estas partículas son mucho más ligeras que los hadrones y leptones, y desempeñan un papel muy distinto en la física de partículas.
Los mediadores de fuerza -también llamados bosones gauge o bosones intermediarios- son los responsables de transmitir las fuerzas fundamentales de la naturaleza.
Nota. Según la teoría cuántica de campos, cada una de las cuatro interacciones fundamentales -fuerte, débil, electromagnética y gravitatoria- se transmite mediante el intercambio de un tipo específico de partícula mediadora.
El gluón, por ejemplo, es el mediador de la interacción fuerte que mantiene unidos a los quarks dentro de los hadrones.
Por su parte, los bosones W y Z median la interacción nuclear débil, que permite que un neutrón se transforme en un protón mediante la desintegración beta, emitiendo un electrón y un antineutrino, o bien a la inversa.
Los mediadores de fuerza son también partículas fundamentales, ya que son indivisibles y no están compuestos por quarks. A diferencia de otras partículas, no poseen antipartículas asociadas.
Las cuatro fuerzas fundamentales y sus mediadores
Los mediadores de las cuatro interacciones fundamentales son:
- Fotón - mediador de la fuerza electromagnética
- Gluón - mediador de la fuerza nuclear fuerte
- Bosones W y Z - mediadores de la fuerza nuclear débil
- Gravitón - mediador hipotético de la fuerza gravitatoria
