Particulas mas pequeñas

TRABAJO INVESTIGATIVO TERCER CORTE: LAS PARTICULAS    SUBATOMICAS MAS PEQUEÑAS DEL UNIVERSO

Por

SERGIO MONTENEGRO AVILA

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE MANIZALES

        QUIMICA        

MANIZALES

2021

TRABAJO INVESTIGATIVO TERCER CORTE: LAS PARTICULAS    SUBATOMICAS MAS PEQUEÑAS DEL UNIVERSO

Por

SERGIO MONTENEGRO AVILA

Presentado a

OSCAR ARANZAZU ARANGO

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE MANIZALES

        QUÍMICA

MANIZALES

2021

CONTENIDO

                                                                                                                      p.

1. MARCO TEORICO……………………………………………………………………………8

1.1 UN POCO DE HISTORIA………....………………………………………....................8

1.2 PARTICULAS SUBATOMICAS PRINCIPALES Y MAS ALLA DE ESTAS…..….....9

1.2.1.  Modelos atómicos……………………………………………………..……9

1.3 TIPOS DE PARTICULAS SUBATOMICAS………………………………………..11

        1.3.1. Fermiones……………………………………………………………….…11

                1.3.1.1. Quarks………………………………………………………………..….12

                1.3.1.2. Leptones………………………………………………………………....14

        1.3.2. Bosones…………………………………………………………………….17

        1.3.3. Otras partículas diminutas………………………………………………….19

                1.3.3.1. Cuasipartículas…………………………………………………………19

                1.3.3.2. Antipartículas…………………………………………………………..20

                1.3.3.3. Partículas virtuales…………………………………………………….21

1.4. TEORIAS ACERCA DE LAS PARTICULAS MAS DIMNUTAS………………....22

        1.4.1. Teoría de las Supercuerdas…………………………………………………22

        1.4.2. Partículas teóricas……………………………………………………….…24

2. CONCLUSIONES……………………………………………………………………..29

3. REFERENCIAS……………………………………………………………………….30

INTRODUCCIÓN

Desde que el hombre se convirtió en un ser vivo desarrollado, su oficio ha sido el de cuestionarse y tratar de explicar lo que lo rodea, encontrar respuestas a las incógnitas que le surgen y comprender porque todo ha de ser funcionar como lo hace. Toda su vida ha sido una carrera contrarreloj para tratar de hallar una respuesta definitiva para todo, pero hasta ahora, nada de lo concluido parece ser lo verdadero o la solución definitiva. Una de las primeras preguntas claramente fue ¿De que esta hecho todo? ¿Cómo esta compuesto todo lo que puedo ver y tocar? Ante esta pregunta, un sabio griego de la antigüedad aseguro que lo que nos rodea, la materia, está hecho de unos diminutos “ladrillos” o átomos, imperceptibles para el ser humano, que están unidos a otros átomos, y toda esa unión da lugar a la materia. Al fin parecía haber una respuesta, nada podría ser más pequeño que aquellas partículas que no podían verse ni sentirse, ¿o sí?

Durante mucho tiempo, esta fue la explicación a este problema, una respuesta que parecía incuestionable, pero gracias a los avances científicos y tecnológicos, y una percepción más abierta hacia este tipo de incógnitas, se logro descubrir que ese átomo estaba compuesto por partículas aún más pequeñas (Protones, neutrones, electrones), y que este era vacío en mayor parte. Este avance fue el impulso que llevo a una investigación alrededor de todo el mundo acerca de estas nuevas partículas y que, hasta ahora, aun no cesa, porque desde aquel momento, los logros científicos en este campo no han parado, cada vez hay partículas mas pequeñas que las anteriores y nuevas teorías que cambiarían la forma de ver el mundo y todo lo que conocemos.

Por estas razones, en esta ocasión, indagaremos un poco en estos avances científicos, para tratar de comprender realmente,  si se puede, ¿Cuáles son las partículas más pequeñas del Universo?.

1.  UN POCO DE HISTORIA

Antes de centrarnos en definir conceptos y explicar acerca de las partículas existentes mas pequeñas, hablaremos un poco sobre la historia general mas reciente que existe acerca de este tema,  sin retomar hasta los primeros siglos o la Grecia clásica, sino tomando como punto de partida el descubrimiento de las primeras partículas subatómicas elementales, las cuales en su momento supusieron ser lo más pequeño que existía, y todas las partículas aquí mencionadas, serán posteriormente explicadas con mayor detenimiento.

Esta historia acerca de las partículas subatómicas con la electroquímica, que es una rama de la química que estudia la transformación entre la energía eléctrica y la energía química,  liderada por G. Johnstone Stoney, dio lugar al descubrimiento de los electrones (e-) en 1874, observado en 1897 por Joseph John Thomson. Albert Einstein interpreta el efecto fotoeléctrico como una evidencia de la existencia real del fotón. Anteriormente, en 1905, Max Planck había postulado el fotón como un quantum de energía electromagnética mínimo para resolver el problema de termodinámica de la radiación del cuerpo negro, que es un objeto teórico que absorbe toda la luz que incide sobre él.

.Estos electrones daban lugar a las distintas configuraciones de los átomos y de las moléculas. Por su parte en 1907 los experimentos de Ernest Rutherford revelaron que gran parte del átomo era realmente vacío, y que casi toda la masa se concentraba en un núcleo relativamente pequeño. El desarrollo de la teoría cuántica llevó a considerar la química en términos de distribuciones de los electrones en ese espacio vacío. Otros experimentos demostraron que existían unas partículas que formaban el núcleo: el protón (p+) y el neutrón (n) (postulado por Rutherford y descubierto por James Chadwick en 1932). Estos descubrimientos replanteaban la cuestión de las partes más pequeñas e indivisibles que formaban el universo conocido. Se comenzó a hablar de las partículas subatómicas.

Más tarde aún, profundizando más en las propiedades de los protones, neutrones y electrones se llegó a la conclusión de que tampoco estos (al menos los dos primeros) podían ser tratados como la parte más pequeña, ni como indivisibles, ya que los quarks daban estructura a los nucleones. A partir de aquí se empezó a hablar de partículas cuyo tamaño fuese inferior a la de cualquier átomo. Esta definición incluía a todos los constituyentes del átomo, pero también a los constituyentes de esos constituyentes, y también a todas aquellas partículas que, sin formar parte de la materia, existen en la naturaleza. A partir de aquí se habla de partículas elementales, y a todas estas partículas se les sumo una larga lista:

• Wolfgang Pauli postuló en 1931 la existencia del neutrino para explicar la aparente pérdida de la conservación de la cantidad de movimiento que se daba en la desintegración beta. Enrico Fermi fue quien inventó el nombre. La partícula no fue descubierta hasta 1956.
• Fue Hideki Yukawa quién postuló la existencia de los piones para explicar la fuerza fuerte que unía a los nucleones en el interior del núcleo. El muon se descubrió en 1936, pensándose inicialmente de forma errónea que era un pion. En la década de 1950 se descubrió el primer kaón entre los rayos cósmicos.
• El desarrollo de nuevos aceleradores de partículas y detectores de partículas en esa década de 1950 llevó al descubrimiento de un gran número de hadrones.
• Junto con los hadrones compuestos aparecieron series de partículas que parecían duplicar las funciones y características de partículas más pequeñas. Así se descubrió otro «electrón pesado», además del muon, el tauón, así como diversas series de quarks pesados. Ninguna de las partículas de estas series más pesadas parece formar parte de los átomos de la materia ordinaria.

La clasificación de esos hadrones a través del modelo de quarks en 1961 fue el comienzo de la edad de oro de la física moderna de partículas, que culminó en la completitud de la teoría unificada llamada el modelo estándar en la década de los 70.

La confirmación de la existencia de los bosones de gauge débil en la década de 1980 y la verificación de sus propiedades en los 90 se considera como la era de la consolidación de la física de partículas. Entre las partículas definidas por el modelo estándar, permaneció sin descubrir el elusivo bosón de Higgs por varios años hasta que fue descubierto por experimentos en CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear) y anunciado con la presencia de su teórico creador Peter Higgs el 4 de julio de 2012. ​ El bosón de Higgs es la que confiere masa a otras partículas y explica por qué se formaron estrellas, sistemas solares y estructuras del universo tras el Big Bang por lo que su descubrimiento científico y prueba experimental de soporte representan el más importante logro de la física y la cosmología de los últimos 30 años. El resto de las partículas conocidas encaja a la perfección con el modelo estándar.

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