¿Qué son las partículas elementales?

El análisis gráfico detallado de las partículas elementales es el siguiente:

Teóricamente, la partícula elemental más pequeña es: partícula de Planck (escala) (diámetro 10^-33 cm), pero no aún no se ha descubierto

?Partículas de Planck (escala)

Actualmente, los humanos han descubierto 61 tipos de partículas elementales, y todavía hay una partícula pesada (primaria) que aún no se ha descubierto.

Partículas En física, las partículas elementales son las unidades más básicas de la materia. Actualmente, bajo el marco de la teoría del Modelo Estándar, las partículas elementales conocidas se pueden dividir en fermiones (incluidos quarks y leptones) y bosones (incluidos los bosones calibre y las partículas de Higgs, también conocidos como propagadores). Aquellas compuestas por dos o más partículas elementales se denominan partículas compuestas (como neutrones, protones y mesones).

La materia de nuestra vida diaria está compuesta de átomos. En el pasado, los átomos se consideraban partículas fundamentales y la palabra átomo proviene de la palabra griega antigua que significa "indivisible". Posteriormente se descubrió que el núcleo estaba compuesto de protones y neutrones. Las partículas elementales a principios y mediados del siglo XX eran protones, neutrones, electrones, fotones y varios mesones, que eran las partículas más pequeñas que los humanos podían detectar en ese momento. Con el avance de los experimentos y la teoría cuántica de campos, se descubrió que los protones, neutrones y mesones están compuestos de quarks y gluones más básicos. Al mismo tiempo, los humanos también han descubierto sucesivamente una serie de leptones con propiedades similares a los electrones y una serie de bosones calibre con propiedades similares a los fotones y gluones. Estas son partículas fundamentales tal como las entiende la física moderna.

Las partículas elementales (partículas subatómicas) se clasifican de la siguiente manera:

Fermiones

Los fermiones básicos se dividen en 2 categorías: quarks y leptones.

Quarks

Los experimentos actuales muestran que existen seis tipos de quarks y sus respectivas antipartículas. Estos 6 tipos de quarks se pueden dividir en 3 "generaciones". Son

Primera generación: u (up quark) d (down quark)

Segunda generación: s (strange quark) c (charm quark)

Tercera generación: b (quark inferior) t (quark superior)

Su relación de masas (ver imagen de arriba). También vale la pena señalar que la razón por la que no fueron descubiertos por los primeros científicos es que los quarks nunca existen solos (la excepción es el quark top, pero el quark top es demasiado pesado y se desintegra demasiado rápido para que los primeros experimentos puedan crearlo). Siempre forman un par de mesones (ver figura a continuación), o tres juntos para formar bariones como protones y neutrones (ver figura a continuación). Este fenómeno se llama teoría del confinamiento de quarks. Ésta es la razón por la que los primeros científicos creían erróneamente que los mesones y los bariones eran partículas elementales.

Leptones

***Existen 6 tipos de leptones y sus respectivas antipartículas. Tres de ellos son electrones y electrones pesados ​​con propiedades similares. Y cada uno de estos tres tipos tiene un neutrino que lo acompaña. También se pueden dividir en tres generaciones:

Primera generación: (electrón) (neutrino eléctrico)

Segunda generación: (muón) (muón neutrino)

La tercera generación: (Taozi) (τ neutrino)

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Bosón

Bose Una partícula es una partícula cuyo giro es un número entero según la estadística de Bose-Einstein.

Bosón de calibre

Este es un tipo de partícula que actúa como mediador entre partículas y transmite interacciones. Se les llama "bosones de calibre" porque están estrechamente relacionados con la teoría de campos de calibre de Yang-Mills, una teoría de partículas elementales.

Existen cuatro tipos de interacciones en la naturaleza, por lo que los bosones de calibre también se pueden dividir en cuatro categorías.

Interacción gravitacional: gravitón (aún teórico)

Interacción electromagnética: fotón

Interacción débil (interacción que provoca la desintegración de las partículas): Hay tres tipos de W y bosones Z: W, W-, Z0

Interacción fuerte (interacción entre quarks): gluón

Física de partículas La ciencia ha demostrado que la interacción electromagnética y la interacción débil se originan a partir de la misma interacción cuando La energía del universo primitivo era extremadamente alta, lo que se denomina "interacción eléctrica débil". Muchos físicos de partículas conjeturan que en el universo anterior a mayor energía (escala de Planck) era posible que las cuatro interacciones estuvieran unificadas. Esta teoría se llama la "teoría del todo". Pero en la actualidad, debido a que la energía que puede alcanzar el acelerador es todavía muy baja en comparación con la escala de Planck, es difícil de verificar. La principal dirección de desarrollo actual de la gran teoría unificada es la teoría de supercuerdas.

?Partícula de Planck (escala)

Gluón

El gluón es el mediador de la interacción fuerte, con el color Es el color opuesto y nunca ha sido observado por un detector debido a su estricto confinamiento de color. Sin embargo, al igual que los quarks individuales, producen chorros de hadrones. En ambientes en estados de alta energía, la aniquilación de electrones y positrones produce a veces tres chorros: un quark, un antiquark y un gluón, lo que fue la primera evidencia que demostró la existencia de gluones.

Bosón de Higgs

El bosón de Higgs es un bosón con masa, no tiene espín, no tiene carga y es muy inestable. Se desintegrará inmediatamente. Entre las 61 partículas elementales predichas por el Modelo Estándar, el bosón de Higgs es la última partícula confirmada experimentalmente.

El signo +- en la figura representa la unidad más pequeña indivisible de información electromagnética positiva y negativa: el bit cuántico (qubit)

(El famoso físico John Wheeler dijo una vez: De bit Esto de bit

Después del auge de la investigación de la información cuántica, este concepto se sublimó a la idea de que todo proviene de bits cuánticos)

Nota: Los bits son bits