Clasificación de las partículas

• Clasificación de las partículas.

En la década de 194 después del descubrimiento del mesón pi, se descubrieron cientos de otras partículas sub-nucleares. Una forma de ordenar estas partículas en categorías es de acuerdo con sus interacciones, pues no todas las partículas interactúan mediante las cuatro fuerzas conocidas en la naturaleza (aunque todas interactúan con la gravedad).

Se cree que las partículas fundamentales no tienen estructura interna, debajo de ellas están algunas partículas “compuestas” constituidas de quarks, de acuerdo con el modelo estándar.

Las partículas fundamentales incluyen los bosones de norma (gluones, fotones y las partículas W y Z) éstas son las partículas que median las interacciones fuerte, electromagnética y débil. Los leptones también son fundamentales (no interactúan mediante la fuerza fuerte, peri sí mediante la fuerza nuclear débil) estos conducen carga eléctrica y también interactúan mediante la fuerza electromagnética. Estos incluyen el electrón, el muon y el tau, y tres tipos de neutrino (neutrino, electrón, muón y tau) cada uno tiene una antipartícula. La segunda categoría de partículas en la tabla 43-2 es la de los hadrones, que son partículas compuestas, como se estudiará dentro de poco. Los hadrones son aquellas partículas que interactúan mediante la fuerza nuclear fuerte. Por lo tanto, se dice que son partículas que interactúan fuertemente. También interactúan mediante las otras fuerzas, pero la fuerza fuerte predomina a distancias cortas. Los hadrones incluyen protones, neutrones, piones y un gran número de otras partículas. Se dividen en dos subgrupos: bariones, que son aquellas partículas que tienen número bariónico +1 (o - 1 en el caso de sus antipartículas) y, como se verá, están constituidos de tres quarks; y los mesones, que tienen número bariónico = 0, y están constituidos de un quark y un antiquark. Los bariones A, E, E y omega, decaen a bariones de masa más ligera y con el tiempo a un protón o neutrón. Todos estos procesos conservan número bariónico. Puesto que no hay partículas más ligeras que el protón con B=+1, si el número bariónico se conserva estrictamente, el protón en sí no puede decaer y es estable. La vida media(t) que indica la tabla, no es lo mismo al periodo de desintegración (T). El término de vida en física de partículas significa la vida media aritmética(t). Los números bariónico y leptónico (B,L,L,L) así como la extrañeza S, son para partículas; sus antipartículas tiene signos opuestos para estos números.

• Estabilidad de las partículas y resonancias.

Muchas partículas de la tabla son inestables, el tiempo de vida de una partícula inestable depende de cuál fuerza es más activa para provocar el decaimiento. Cuando una fuerza más fuerte influye en un decaimiento, éste ocurre más rápidamente. Los decaimientos causados por la fuerza débil por lo general tienen tiempos de vida de 10^-13s o más (a excepción de W y Z). Los decaimientos por medio de la fuerza electromagnética tienen tiempos de vida mucho más cortos, aproximadamente de 10^-16 a 10^-19s, y normalmente implica un fotón. Las partículas inestables decaen ya sea mediante la interacción débil o electromagnética. Se conocen muchas partículas que decaen por medio de la interacción fuerte, con tiempos de vida muy cortos, aproximadamente de 10^-23s. Sus tiempos de vida son tan cortos que no viajan muy lejos de ser detectadas antes de decaer. La existencia de tales partículas de vida corta se infiere a partir de sus productos de decaimiento. Delta, se le conoce como una “resonancia”, esto se considera como estados excitados de partículas con masa más ligera, como el nucleón. El “ancho” de una resonancia, el ancho por completo del pico Delta a la mitad de su altura es del orden de 100 MeV. Si una partícula sólo vive 10^-23s, entonces su masa, es decir, su energía de reposo, será incierta por una cantidad, que es lo que se observó. En realidad, las vidas de =10^-23s, para tales resonancias se infieren mediante el proceso inverso: a partir de un ancho medido de =100MeV.

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