CRONOLOGÍA INFINITA DEL ESPACIO TIEMPO DEL UNIVERSO

TIEMPO = 0 SEGUNDOS A TIEMPO = 1 SEGUNDO

Por: Campo Elías Roldán

Ingeniero Mecánico U.de.A.

SOCIEDAD JULIO GARAVITO PARA EL ESTUDIO DE LA ASTRONOMIA

INGES AEROSPACE (INGENIERÍA ESPECIALIZADA AEROESPACIAL)

INCAES AEROSPACE (INGENIERÍA DE CAMPO AEROESPACIAL

Tiempo: 0

Acontecimientos Importantes: Sucede la Gran Explosión; origen del tiempo, el

espacio y la energía del universo que conocemos. Se piensa que el Universo

comenzó cuando algo infinitamente caliente e infinitamente pequeño explotó con

una fuerza que dio origen al Universo conocido.

Tiempo: 10 ^ (-43) de segundo Después del Comienzo del Tiempo (DCT)

Acontecimientos Importantes: Fin de la época de Planck; la radiación

gravitatoria sale del equilibrio térmico con el resto del Universo.

En este gráfico se observa la evolución del Universo a partir de ese instante, el 10 elevado a

menos 43 segundos. Todo lo que hubo entre ese momento y el momento cero se escapa a

nuestra capacidad de observación, es la denominada Era Planck en la que los físicos y

astrónomos sólo pueden especular con lo que dio lugar a la gran explosión, el Big Bang. Podemos

imaginarlo como un diminuto espacio donde reinan temperaturas infernales, una especie de sopa

o plasma primigenio en el que todavía no existen partículas como los átomos, los electrones ni

tampoco radiaciones. Sólo hay un tipo de partículas a las que podemos denominar exóticas y que

nos son desconocidas cuyo comportamiento está regulado por una Fuerza Primordial. Pero pronto

la presión será tan excesiva que la Fuerza Primordial no podrá controlarla y causará el estallido

del Big Bang, el nacimiento de nuestro Universo. Ese es el momento del 10 elevado a menos 43

segundos, el momento a partir del cual los astrónomos ya pueden observar lo que sucedió (Imagen

procedente de http://red-estelar.webcindario.com ).

Palabras Claves:

Época de Planck: En cosmología, es el período de tiempo más temprano en la historia del

universo, entre cero y 10 ^ (-43) segundos (Un tiempo de Planck), durante el cual las

cuatro fuerzas fundamentales (interacción fuerte, interacción nuclear débil, interacción

electromagnética e interacción gravitatoria) estaban unificadas y no existían partículas

elementales.

La mecánica cuántica nos dice que no tiene sentido de hablar de intervalos más pequeños

que un Tiempo de Planck o de distancias más pequeñas que una longitud de Planck. Por

tal motivo, la cronología (historia) del universo debe contarse a partir que culmina el primer

tiempo de Planck. De igual forma el volumen del universo se debe medir a partir de la

primera longitud de Planck de diámetro en lugar de cero, de manera que nunca hubo una

singularidad de densidad infinita.

En la actualidad no se conoce una teoría generalmente aceptada que unifique la mecánica

cuántica y la gravedad relativista. (http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%89poca_de_Planck)

Radiación Gravitatoria: La radiación gravitatoria es una predicción central de la relatividad

general y su detección es una prueba clave de la integridad de la estructura teórica de la

obra de Einstein. En la relatividad general, la radiación gravitacional se genera en

situaciones en las que la curvatura del espacio-tiempo es oscilante.

( http://es.wikipedia.org/wiki/Onda_gravitacional)

( http://galaxiainfor.xp3.biz/09.php)

Equilibrio Térmico: El equilibrio térmico se consigue cuando el número de moléculas que

tienen una determinada energía no cambia con el tiempo con gran aproximación. Esto es

posible si por cada molécula que cambia su energía en una colisión, existe otra molécula

que ocupa el lugar de la anterior después de que su energía previa haya cambiado en otra

colisión cualquiera. En el universo primitivo, debido a la rapidez de las colisiones entre las

partículas, existía una condición casi perfecta de equilibrio térmico. La importancia de este

hecho radica en que hace posible que podamos hacer cálculos precisos de lo que sucedía

con la materia en aquellas circunstancias. (http://astronomia.net/cosmologia/early_a.html).

Tiempo: 10 ^ (-34) de segundo

Acontecimientos Importantes: El universo, en un estado de vacío, empieza a

“inflarse”; a expandirse a una tasa exponencial de unas 1050 veces la tasa actual

de expansión.

http://javierdelucas.es/vacio.gif

Palabras Claves:

Inflación: Es la expansión del universo, en la cual la temperatura bajó a unos 10 ^ (26)

grados Kelvin, propiciando un cambio de fase por la existencia de un campo cuántico,

separando las interacciones fuertes de las electro débiles.

El Universo inflacionario es una consecuencia natural de la teoría de la Gran Unificación combinada con la cosmología relativista. En su versión más conocida, fue propuesta por Alan Guth en un artículo de 1980. El éxito de este modelo consiste en que resuelve de modo natural varios problemas de la cosmología moderna, dos de los cuales son el problema del horizonte y el de la densidad del Universo. Uno de los aspectos más interesantes del Universo inflacionario es la posibilidad de explicar por qué hay materia y no antimateria en el Universo contemporáneo.

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/129/htm/sec_11.htm

Universo Inflacionario

Tasa exponencial de expansión: La inflación sugiere que hubo un periodo de expansión exponencial en el Universo muy pre-primigenio. La expansión es exponencial porque la distancia entre dos observadores fijos se incrementa exponencialmente, debido a la métrica de expansión del Universo (un espacio-tiempo con esta propiedad es llamado un espacio de Sitter). Las condiciones físicas desde un momento hasta el siguiente son estables: la tasa de expansión, dada por la constante de Hubble, es casi constante, lo que lleva a altos niveles de simetría. La inflación es a menudo conocida como un periodo de expansión acelerada porque la distancia entre dos observadores fijos se incrementa a una tasa acelerante cuando se mueven alejándose. (Sin embargo, esto no significa que el parámetro de Hubble se esté incrementando).

http://es.wikipedia.org/wiki/Inflaci%C3%B3n_c%C3%B3smica

http://2.bp.blogspot.com/-VBkQ7fvn51Q/TrHDcx0HtoI/AAAAAAAAAB8/ilxmk9LuzrA/s1600/bigbang2.jpg

Tiempo: 10 ^ (-30) de segundo

Acontecimientos Importantes: Termina la época inflacionaria; las partículas se arrojan fuera del vacío.

Palabras Claves:

Final de la inflación: en ésta parte ocurre un proceso llamado recalentamiento, en el que las partículas inflatón decaen en la radiación que empieza el caliente Big Bang. No se conoce cuando duró la inflación, pero normalmente se piensa que fue extremadamente corta comparada con la edad del Universo. Asumiendo que la escala de energía de inflación está entre 10

15 y 10

16 eV, como se sugiere en los modelos más

simples, el periodo de inflación responsable del Universo observable probablemente duró unos 10

-30 de segundo.

http://es.wikipedia.org/wiki/Inflaci%C3%B3n_c%C3%B3smica

Inflatón: es un campo escalar hipotético, cuya partícula mediadora recibe el mismo nombre, que ha sido postulado en cosmología como el responsable de la hipotética inflación sufrida en el universo durante su etapa más temprana. Según la teoría inflacionaria, el campo del inflatón establecería el mecanismo para conducir el período de rápida expansión existente desde 10

-35 a 10

-34 segundos después de la explosión

inicial que formó el universo.

http://es.wikipedia.org/wiki/Inflat%C3%B3n

Tiempo: 10 ^ (-11) de segundo

Acontecimientos Importantes: La transición de fase de la ruptura de la simetría escinde la fuerza electrodébil en la fuerza electromagnética y la fuerza nuclear débil. Es un tiempo en que las estructuras básicas de las leyes naturales y no sólo la de las partículas y campos cuya conducta dictaban, cambiaron a medida que evolucionó el universo. Hay bastante energía ambiente para permitir la creación y el mantenimiento de bosones w y z.

http://www.bnl.gov/bnlweb/pubaf/pr/photos/2011/02/W_Boson_Production_Illustration-HR.jpg

http://cms.web.cern.ch/sites/cms.web.cern.ch/files/styles/large/public/field/image/fig_1.jpg?itok=xoiUNR_5

Estas partículas, cuya aparición en el acelerador del CERN verificó la teoría electrodébil, son las mediadoras intercambiables en las interacciones de fuerzas electromagnéticas y débiles, lo que las hace indistinguible. En ese tiempo el Universo está gobernado por tres fuerzas: la gravedad, la interacción nuclear fuerte, y la electrodébil.

Palabras Claves:

Fuerza Electrodébil: La interacción débil, frecuentemente llamada fuerza débil o

fuerza nuclear débil, es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. Esta fuerza es la responsable de fenómenos naturales como la desintegración radiactiva. El efecto más familiar es el decaimiento beta (de los neutrones en el núcleo atómico) y la radiactividad. La palabra "débil" deriva del hecho que un campo de fuerzas es de 10

13

veces menor que la interacción nuclear fuerte; aun así esta interacción es más fuerte que la gravitación a cortas distancias.

En el modelo estándar de la física de partículas, la fuerza débil se considera una consecuencia del intercambio de bosones W y Z que son muy masivos, y de acuerdo con el principio de incertidumbre de Heisenberg son de corta vida, lo cual explica el escaso alcance de este tipo de fuerzas.

http://es.wikipedia.org/wiki/Interacci%C3%B3n_d%C3%A9bil

http://k35.kn3.net/CDA2EEE44.gif

Fuerza Electromagnética: La interacción electromagnética es la interacción que

ocurre entre las partículas con carga eléctrica. Desde un punto de vista macroscópico y fijado un observador, suele separarse en dos tipos de interacción, la interacción electrostática, que actúa sobre cuerpos cargados en reposo respecto al observador, y la interacción magnética, que actúa solamente sobre cargas en movimiento respecto al observador.

Las partículas fundamentales interactúan electromagnéticamente mediante el intercambio de fotones entre partículas cargadas. La electrodinámica cuántica proporciona la descripción cuántica de esta interacción, que puede ser unificada con la interacción nuclear débil según elmodelo electrodébil.

http://es.wikipedia.org/wiki/Interacci%C3%B3n_electromagn%C3%A9tica.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/ed/VFPt_charges_plus_minus_thumb.svg/1000px-VFPt_charges_plus_minus_thumb.svg.png

Fuerza Nuclear Fuerte: La interacción nuclear fuerte es una de las cuatro interacciones fundamentales que el modelo estándar de la física de partículas establece para explicar las fuerzas entre las partículas conocidas.

Esta fuerza es la responsable de mantener unidos a los nucleones (protones y neutrones) que coexisten en el núcleo atómico, venciendo a la repulsión electromagnética entre los protones que poseen carga eléctrica del mismo signo (positiva) y haciendo que los neutrones, que no tienen carga eléctrica, permanezcan unidos entre sí y también a los protones.

Los efectos de esta fuerza sólo se aprecian a distancias muy pequeñas, del tamaño de los núcleos atómicos, y no se perciben a distancias mayores a 1 fm. A esta característica se la conoce como de corto alcance, en contraposición con las de largo alcance como la gravedad o la interacción electromagnética, que son estrictamente de alcance infinito.

http://es.wikipedia.org/wiki/Interacci%C3%B3n_nuclear_fuerte

http://es.fromquarkstoquasars.com/wp-content/uploads/2014/01/fnf-01.jpg

Fuerza Gravitacional: Es la más conocida de las interacciones, (y al mismo tiempo la

que plantea mayores problemas teóricos), ya que el Modelo Estándar no da cuenta de ellas, es muy débil y afecta a todas las partículas, e incluso a las sin masa como el fotón debido a que a grandes distancias, por su efecto acumulativo con la masa, tiene mayor efecto que las demás. Junto al electromagnetismo, son las interacciones que actúan a grandes distancias y contrariamente al electromagnetismo, sólo tiene carácter atractivo. A distancias atómicas, y en comparación con el resto de interacciones es la más débil de todas.

La interacción gravitatoria hace que cualquier tipo de materia provista de energía interaccione entre sí. Para formas de materia ordinaria cuyo tensor energía-impulso satisface ciertas condiciones de positividad, tendrá un carácter atractivo. La teoría de la relatividad general estudia el comportamiento de esta interacción a escala planetaria y supra galáctica describiéndola como una Curvatura del espacio-tiempo. En otras palabras, la interacción gravitatoria es una manifestación de la deformación que sufre el espacio-tiempo por la presencia de grandes masas. La teoría newtoniana de la gravitación es una aproximación no-relativista a la interacción gravitatoria.

Según la hipótesis del modelo estándar, la interacción gravitatoria, gravitación o fuerza de la gravedad, es transmitida por el gravitón. Cabe indicar que la teoría de la gravitación, en su formulación actual, no es una interacción que sea muy consistente con la descripción usual de la física de partículas. Sin embargo, debido a que la gravitación es sólo

perceptible en distancias muy por encima del radio atómico esto permite en la práctica usar ambas teorías simultáneamente sin encontrar conflicto, en la mayoría de situaciones prácticas.

http://es.wikipedia.org/wiki/Interacciones_fundamentales

http://3.bp.blogspot.com/-hh065tX7e-I/TupsTmInuBI/AAAAAAAACq0/kN6tAJ5rclg/s1600/interaccion.jpg

http://es.wikipedia.org/wiki/Interacci%C3%B3n_nuclear_fuerte#mediaviewer/Archivo:Fuerzas.png

Bosones W y Z: Los bosones W y Z son las partículas mediadoras de la interacción nuclear débil, una de las cuatro interacciones fundamentales de la naturaleza. Son dos tipos de partículas fundamentales, muy masivas, que se encargan en general de cambiar el sabor de otras partículas, los leptones y los quarks.

Fueron descubiertas en el CERN, en1983; aunque su existencia y características generales habían sido predichas mucho antes. El bosón W recibe ese nombre de la palabra inglesa 'weak' (debil) , por la interacción débil a la que caracteriza. El bosón Z puede haber recibido ese nombre por ser el último de los tres en descubrirse, o tal vez por tener carga eléctrica 'cero' ("zero" en inglés). En español también se suelen conocer como 'bosones intermedios'.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f8/W_boson.svg/137px-W_boson.svg.png

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/bf/Z_boson.svg/142px-Z_boson.svg.png

CERN: La Organización Europea para la Investigación Nuclear ( francés Organisation

Européenne pour la Investigación Nuclear ), conocido como CERN. Es una organización

europea de investigación cuyo objetivo es operar el más grande del mundo de la física de

partículas del laboratorio. Establecida en 1954, la organización tiene su sede en los

suburbios del noroeste de Ginebra , en la frontera franco-suiza y cuenta con 21 estados

europeos miembros. Israel es el primer (y actualmente) país no europeo que hace parte.

El término CERN también se utiliza para referirse al laboratorio, que emplea a poco menos

de 2.400 empleados de tiempo completo y 1.500 empleados de tiempo parcial, y alberga a

unos 10.000 científicos e ingenieros visitantes, lo que representa 608 universidades y

centros de investigación de 113 nacionalidades.

La función principal del CERN es proporcionar los aceleradores de partículas y

otras infraestructuras necesarias para la investigación de la física de alta energía -

colaboraciones internacionales. Es también el lugar de nacimiento de la World

Wide Web. El sitio principal en Meyrin tiene un centro de computación grande que

contiene poderosas instalaciones de procesamiento de datos, principalmente para

análisis de datos experimentales; debido a la necesidad de hacer estas

instalaciones a disposición de los investigadores en otros lugares, ha sido

históricamente una de las principales redes de área amplia.

http://en.wikipedia.org/wiki/CERN

http://sciencesprings.files.wordpress.com/2013/01/cern-lhc-new.jpg

http://ts-dep.web.cern.ch/ts-dep/groups/lea/int/workshops/LHC.jpg

Tiempo: 10 ^ (-6) – 10 ^ (-5) de segundo

Acontecimientos Importantes: A los 10^(-6) de segundo empieza la aniquilación de electrones y positrones.

http://es.wikipedia.org/wiki/Aniquilaci%C3%B3n_part%C3%ADcula-antipart%C3%ADcula#mediaviewer/Archivo:Annihilation.png

A los 10^(-5) de segundo, los quarks y antiquarks cesan su aniquilación mutua. Los supervivientes se unen en tríos para formar protones y neutrones, los componentes de todos los futuros núcleos atómicos.

http://4.bp.blogspot.com/_DBigaxGaCbY/SqQaPesov1I/AAAAAAAAAhg/jgPVG7CKGjU/s400/%3Ca%20href=

Palabras Claves:

Aniquilación: En física, la palabra se utiliza para denotar el proceso que se produce

cuando una partícula subatómica choca con su respectiva antipartícula , tal como un

electrón que choca con una de positrones, que se ilustra aquí:

Aniquilación electrón-positrón se produce cuando un electrón ( e - ) y un positrón ( e +,

del electrón antipartícula ) chocan. El resultado de la colisión es la aniquilación de un

electrón y un positrón, y la creación de rayos gamma fotones o, a energías más altas, otras

partículas:

e -+ e + → gamma + γ

El proceso debe satisfacer una serie de leyes de conservación , incluyendo:

Conservación de la carga eléctrica. La red de carga antes y después es cero.

Conservación del momento lineal y el total de la energía . Esto prohíbe la creación de un

solo rayo gamma. Sin embargo, en la teoría cuántica de campos se permite este proceso.

Conservación del momento angular.

Al igual que con cualquiera de los dos acusados objetos, electrones y positrones también

puede interactuar con los demás sin aniquilar, en general, por la dispersión elástica .

http://en.wikipedia.org/wiki/Electron%E2%80%93positron_annihilation#mediaviewer/File:Feynman_

EP_Annihilation.svg

Dado que la energía y el impulso deben ser conservadas, las partículas son simplemente

transformadas en nuevas partículas. No desaparecen de la existencia. Las antipartículas

tienen aditivo exactamente opuestos números cuánticos de partículas, por lo que la suma

de todos los números cuánticos de la pareja original son cero. Por lo tanto, cualquier

conjunto de partículas se puede producir cuya cuántica total de números son también cero,

siempre que la conservación de la energía y la conservación del momento son obedecidos.

Cuando una partícula y su antipartícula colisionan, su energía se convierte en una partícula

de soporte de la fuerza, tal como un gluón , W / Z partícula de soporte de la fuerza, o de un

fotón .Estas partículas son después transformados en otras partículas.

Durante una aniquilación de baja energía, la producción de fotones se ve favorecida, ya

que estas partículas no tienen masa. Sin embargo, en los colisionadores de alta energía

de partículas producen aniquilación donde se crean una amplia variedad de partículas

pesadas exóticas.

Puesto que la aniquilación de pares es un proceso fruto de la interacción electromagnética la energía siempre se emitirá en forma de rayos gamma. Si las partículas se mueven a velocidades mucho menores que la de la luz o se encuentran en reposo, se producirán 2 fotones emitidos en la misma dirección pero con sentidos opuestos, cada uno con una energía de 0.511 MeV, lo que coincide con las masas en reposo del electrón y del positrón. Normalmente ambas partículas formarán previamente un estado ligado conocido como positronio el cual es inestable y termina siempre con la aniquilación.

Si las partículas chocan a velocidades cercanas a las de la luz estas se aniquilarán al vuelo sin formar un estado meta estable previo. Los fotones resultantes podrán formar ángulos distintos de 180º en sus trayectorias de salida y serán más energéticos, pudiendo, incluso, generar pares de partículas de masas mayores a las del electrón y el positrón. Este hecho es usado en los aceleradores de partículas, donde estas partículas son aniquiladas con sus respectivas antipartículas. El aspecto del registro de una secuencia de aniquilaciones, creaciones y decaimientos, lo que hace que se le de a esta secuencia el nombre de cascada.

Usualmente lo que ocurre, tal y como se observa en la figura, es que el positrón antes de aniquilarse se va frenando con el medio hasta que su energía es suficientemente baja como para que sea capturado por un electrón para formar positronio. Así la aniquilación en vuelo es rara en la práctica y la mayor parte de fotones saldrán en sentidos opuestos y exactamente con 511 keV de energía cada uno.

La aniquilación de un par electrón-positrón en un solo fotón: e++ e

-→γ no puede ocurrir, ya

que se viola el principio de conservación de la energía y del momento, la reacción inversa es también imposible debido a la misma razón; sin embargo este fenómeno se observa en la naturaleza, en donde se puede crear un par electrón-positrón a partir de un solo fotón con una energía de al menos la masa de ambas partículas (1.022 MeV). Lo cierto, es que según la teoría cuántica de campos este proceso está permitido como un estado cuántico intermedio para tiempos suficientemente cortos en los que la violación de la conservación de la energía puede acomodarse al principio de incertidumbre de Heisenberg. Esto abre la vía para la producción de pares virtuales o su aniquilación donde el estado cuántico de una sola partícula puede fluctuar en un estado cuántico de dos partículas y volver a su estado inicial. Estos procesos son importantes en el estado de vacío y la renormalización de una teoría cuántica de campos. También abre el camino para una mezcla de partículas neutras a través de procesos como el mostrado aquí, que es un ejemplo complicado de la renormalización de la masa.

http://es.wikipedia.org/wiki/Aniquilaci%C3%B3n_part%C3%ADcula-antipart%C3%ADcula

Quarks: En física de partículas, los cuarks o quarks, junto con los leptones, son los

constituyentes fundamentales de la materia. Varias especies de quarks se combinan de manera específica para formar partículas subatómicas tales como protones y neutrones.

Los quarks son las únicas partículas fundamentales que interactúan con las cuatro fuerzas fundamentales. Son partículas parecidas a los gluones en peso y tamaño, esto se asimila en la fuerza de cohesión que estas partículas ejercen sobre ellas mismas. Son partículas de espín 1/2, por lo que son fermiones. Forman, junto a los leptones, la materia visible.

Hay seis tipos distintos de quarks que los físicos de partículas han denominado de la siguiente manera:

up (arriba)

down (abajo)

charm (encanto)

strange (extraño)

top (cima) y

bottom (fondo).

Fueron nombrados arbitrariamente basados en la necesidad de nombrarlos de una manera fácil de recordar y usar, además de los correspondientes antiquarks. Las variedades extraña, encanto, fondo y cima son muy inestables y se desintegraron en una fracción de segundo después del Big Bang, pero los físicos de partículas pueden recrearlos y estudiarlos. Las variedades arriba y abajo sí se mantienen, y se distinguen entre otras cosas por su carga eléctrica.

En la naturaleza no se encuentran quarks aislados. Estos siempre se encuentran en grupos, llamados hadrones, de dos o tres quarks, conocidos como mesones y bariones respectivamente. Esto es una consecuencia directa del confinamiento del color. En el año 2003 se encontró evidencia experimental de una nueva asociación de cinco quarks, los pentaquark

aunque su

existencia aún es controvertida.

http://es.wikipedia.org/wiki/Quark

https://www.mpi-bremen.de/Binaries/Binary10125/quarks.jpg

Antiquarks: El antiquark es la antipartícula que corresponde a un quark. El número

de tipos de quarks y antiquarks en la materia es el mismo. Se representan con los

mismos símbolos que aquellos, pero con una barra encima de la letra correspondiente.

Con la diferencia del quark extraño y encanto que le corresponderian el antiquark

común y antiquark odio. Estos tienen una antivalencia de seis antigluones y 9

antibosones que solo se han encontrado en Siberia y Rusia

Ejemplo: si un quark se representa , un antiquark es .

http://quimica.wikia.com/wiki/Antiquark

Protón: En física, el protón (del griego πρῶτον,prōton ['primero']) es una partícula

subatómica con una carga eléctrica elemental positiva 1 (1,6 × 10-19

C). Igual en valor absoluto y de signo contrario a la del electrón, y una masa 1836 veces superior a la de un electrón. Experimentalmente, se observa el protón como estable, con un límite inferior en su vida media de unos 10

35 años, aunque algunas teorías predicen que el protón puede

desintegrarse en otras partículas.

El protón y el neutrón, en conjunto, se conocen como nucleones, ya que conforman el núcleo de los átomos. En un átomo, el número de protones en el núcleo determina las propiedades químicas del átomo y qué elemento químico es. El núcleo del isótopo más común del átomo de hidrógeno (también el átomo estable más simple posible) está formado por un único protón. Al tener igual carga, los protones se repelen entre sí. Sin embargo, pueden estar agrupados por la acción de la fuerza nuclear fuerte, que a ciertas distancias es superior a la repulsión de la fuerza electromagnética. No obstante, cuando el

átomo es grande (como los átomos de Uranio), la repulsión electromagnética puede desintegrarlo progresivamente.

Estructura de quarks de un protón.

Composición 2 quark arriba, 1 quark abajo

Familia Fermión

Grupo Hadrón

Interacción Gravedad, Débil, Nuclear

fuerteo Electromagnética

Símbolo(s) p, p+

Antipartícula Antiprotón

Teorizada William Prout (1815)

Descubierta Ernest Rutherford (1919)

Masa 1,672 621 777(74)×10−27

kg1

938,272 013(23) MeV/c2

Vida media 1035

años

Carga eléctrica 1,602 176 487 × 10–19

C

Radio de carga 0,875(7) fm

Dipolo eléctrico <5,4×10−24

e·cm

Polarizabilidad 1,20(6)×10−3

fm3

Momento

magnético

2,792847351(28) μN

Polarizabilidad

magnética

1,9(5)×10−4

fm3

Espín 1⁄2

Isospín 1⁄2

Paridad +1

Condensado I(JP) = 1/2(1/2

+)

http://es.wikipedia.org/wiki/Prot%C3%B3n

Neutrón: El neutrón es una partícula subatómica, un nucleón, sin carga neta, presente en el núcleo atómico de prácticamente todos los átomos, excepto el protio. Aunque se dice que el neutrón no tiene carga, en realidad está compuesto por tres partículas fundamentales cargadas llamadas quarks, cuyas cargas sumadas son cero. Por tanto, el neutrón es un barión neutro compuesto por dos quarks de tipo abajo, y un quark de tipo arriba.

Fuera del núcleo atómico, los neutrones son inestables, teniendo una vida media de 15 minutos (885,7 ± 0,8 s);

cada neutrón libre se descompone en un electrón, un

antineutrino y un protón. Su masa es muy similar a la del protón, aunque ligeramente mayor.

El neutrón es necesario para la estabilidad de casi todos los núcleos atómicos, a excepción del isótopo hidrógeno-1. La interacción nuclear fuerte es responsable de mantenerlos estables en los núcleos atómicos.

Estructura de quarks de un neutrón.

Composición 2 quark abajo,1 quark arriba,

Grupo Hadrón

Interacción Gravedad, Débil, Nuclear fuerte

Símbolo(s) nº

Antipartícula Antineutrón

Teorizada Ernest Rutherford1 (1920)

Descubierta James Chadwick1 (1932)

Masa 1,674 927 29(28)×10−27

kg

939,565 560(81) MeV/c2

1,008 664 915 6(6) uma

Vida media 885,7(8) s

Carga eléctrica 0

Dipolo eléctrico <2,9×10−26

e cm

Polarizabilidad 1,16(15)×10−3

fm3

Momento magnético -1,9130427(5) μN

Polarizabilidad magnética 3,7(20)×10−4

fm3

Espín 1/2

Isospín -1/2

Paridad +1

Condensado I(JP) = 1/2(1/2

+)

http://es.wikipedia.org/wiki/Neutr%C3%B3n

Tiempo: 10 ^ (-4) de segundo

Acontecimientos Importantes: El universo tiene 1 / 10.000 de segundo de antigüedad. La constante captura de electrones y positrones convierte los neutrones en protones y a la inversa.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/aa/Beta-minus_Decay.svg/1280px-Beta-minus_Decay.svg.png

Como se requiere un poco más de energía para hacer neutrones que protones, el proceso deja el universo con cinco veces más protones que neutrones

Los neutrinos empiezan a viajar libremente. El universo se ha enfriado hasta 1013 grados. Los antiprotones aniquilan los protones produciendo una gran cantidad de fotones por cada protón y neutrón superviviente. Podemos decir que a partir de este momento el escenario está perfectamente descrito por la física estándar. (http://astronomia.net/cosmologia/BBhistoria.htm)

El antiprotón es tan evanescente como el positrón, por lo menos en nuestro Universo. En una ínfima fracción de segundo después de su creación, la partícula desaparece (al igual que el antielectrón), arrastrada por algún núcleo normal cargado positivamente.

Entonces se aniquilan entre si el antiprotón y un protón del núcleo, que se transforman en energía y partículas menores. http://ooche813.blogspot.com/2009/09/que-es-la-antimateria.html

Palabras Claves:

Electrón: El electrón (del griego clásico ἤλεκτρον,ámbar), comúnmente representado por

el símbolo: e−, es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental negativa. Un

electrón no tiene componentes o subestructura conocidos, en otras palabras, generalmente se define como una partícula elemental. En la Teoría de cuerdas se dice que un electrón se encuentra formado por una subestructura (cuerdas). Tiene una masa que es aproximadamente 1836 veces menor con respecto a la del protón.

El momento angular

(espín) intrínseco del electrón es un valor semi entero en unidades de ħ, lo que significa que es un fermión. Su antipartícula es denominada positrón: es idéntica excepto por el hecho de que tiene cargas —entre ellas, la eléctrica— de signo opuesto. Cuando un electrón colisiona con un positrón, las dos partículas pueden resultar totalmente aniquiladas y producir fotones de rayos gamma.

Los electrones, que pertenecen a la primera generación de la familia de partículas de los leptones, participan en las interacciones fundamentales, tales como la gravedad, el electromagnetismo y la fuerza nuclear débil. Como toda la materia, posee propiedades mecánico-cuánticas tanto de partículas como de ondas, de tal manera que pueden colisionar con otras partículas y pueden ser difractadas como la luz. Esta dualidad se demuestra de una mejor manera en experimentos con electrones a causa de su ínfima masa. Como los electrones son fermiones, dos de ellos no pueden ocupar el mismo estado cuántico, según el principio de exclusión de Pauli.

El concepto de una cantidad indivisible de carga eléctrica fue teorizado para explicar las propiedades químicas de los átomos, el primero en trabajarlo fue el filósofo naturalista británico Richard Laming en 1838. El nombre electrón para esta carga fue introducido el 1894 por el físico irlandés George Johnstone Stoney. Sin embargo, el electrón no fue identificado como una partícula hasta 1897 por Joseph John Thomson y su equipo de físicos británicos.

En muchos fenómenos físicos —tales como la electricidad, el magnetismo o la conductividad térmica— los electrones tienen un papel esencial. Un electrón en movimiento genera un campo electromagnético y es a su vez desviado por los campos electromagnéticos externos. Cuando se acelera un electrón, puede absorber o radiar energía en forma de fotones. Los electrones, junto con núcleos atómicos formados de protones y neutrones, conforman los átomos, sin embargo, los electrones contribuyen con menos de un 0,06% a la masa total de los mismos. La misma fuerza de Coulomb, que causa la atracción entre protones y electrones, también hace que los electrones queden enlazados. El intercambio de electrones entre dos o más átomos es la causa principal del enlace químico. Los electrones pueden ser creados mediante la desintegración beta de isótopos radiactivos y en colisiones de alta energía como, por ejemplo, la entrada de un rayo cósmico en la atmósfera. Por otra parte, pueden ser destruidos por aniquilación con positrones, y pueden ser absorbidos durante la nucleosíntesis estelar. Existen instrumentos de laboratorio capaces de contener y observar electrones individuales así como plasma de electrones, además, algunos telescopios pueden detectar plasma de electrones en el espacio exterior. Los electrones tienen muchas aplicaciones, entre ellas la electrónica, la soldadura, los tubos de rayos catódicos, los microscopios electrónicos, la radioterapia, los láseres, los detectores de ionización gaseosa y los aceleradores de partículas.

Hasta ahora había sido imposible fotografiar electrones ya que su extremada velocidad producía

imágenes borrosas. No había flashes lo suficientemente rápidos. Pero con el uso de una nueva

tecnología para generar pulsos de intensa luz láser, científicos de la Universidad Lund de Suecia

ha sido capaces de capturar por primera vez un electrón en movimiento

http://www.microsiervos.com/archivo/ciencia/el-electron-la-pelicula.html

http://www.medicalsciencenavigator.com/wp-content/uploads/2012/03/Model-of-an-atom.jpg

Positrón: El positrón o antielectrón es una partícula elemental, antipartícula del electrón.

Posee la misma cantidad de masa y carga eléctrica; sin embargo, esta es positiva. No

forma parte de la materia ordinaria, sino de la antimateria, aunque se producen en numerosos procesos radioquímicos como parte de transformaciones nucleares.

Esta partícula fue predicha por Paul Diracen el año de 1928, para luego ser descubierta en el año 1932 por el físico norteamericano Anderson al fotografiar las huellas de los rayos cósmicos en una cámara de niebla.

Fotografía en una cámara de niebla por C.D. Anderson, del primer positrón identificado. Una lámina de plomo de 6 mm separa la mitad superior de la cámara de la mitad inferior. El positrón debe haber venido de abajo ya que la parte superior de la pista se dobla con mayor fuerza en el

campo magnético lo que indica una menor energía.

http://es.wikipedia.org/wiki/Positr%C3%B3n

Neutrino: Los neutrinos (término inventado por el científico italiano Enrico Fermi, que en

italiano significa ‘pequeños neutrones’) son partículas subatómicas de tipo fermiónico, sin carga y espín 1/2. Desde hace unos años se sabe, en contra de lo que se pensaba, que estas partículas tienen masa, pero muy pequeña, y es muy difícil medirla. Hoy en día, se cree que la masa de los neutrinos es inferior a unos 5,5 eV/c

2, lo que significa menos de

una milmillonésima de la masa de un átomo de hidrógeno. Su conclusión se basa en el análisis de la distribución de galaxias en el universo y es, según afirman estos científicos, la medida más precisa hasta ahora de la masa del neutrino. Además, su interacción con las demás partículas es mínima, por lo que pasan a través de la materia ordinaria sin apenas perturbarla.

La masa del neutrino tiene importantes consecuencias en el modelo estándar de física de partículas, ya que implicaría la posibilidad de transformaciones entre los tres tipos de neutrinos existentes en un fenómeno conocido como oscilación de neutrinos.

En todo caso, los neutrinos no se ven afectados por las fuerzas electromagnética o nuclear fuerte, pero sí por la fuerza nuclear débil y la gravitatoria.

http://es.wikipedia.org/wiki/Neutrino

http://www.culturizame.es/preguntas/ciencia/que-son-los-neutrinos

Primera observación de un neutrino en una cámara de burbujas, en 1970 en el Argonne National

Laboratory de EE. UU., la observación se realizó gracias a las líneas observadas en la Cámara de

burbujas basada en hidrógeno líquido.

http://es.wikipedia.org/wiki/Neutrino#mediaviewer/File:First_neutrino_observation.jpg

Neutrino

Composición Partícula elemental

Familia Fermión

Interacción Débil y Gravedad

Estado descubierta

Símbolo(s) ν

e , ν

μ , ν

τ , ν

e , ν

μ, ν

τ

Antipartícula Antineutrino

Teorizada ν

e (Neutrino electrónico): 1930,Wolfgang

Pauli

ν

μ (Neutrino muónico): final de los años 40

ν

τ (Neutrino tauónico): a mediados de los

años 70

Descubierta ν

e: Clyde Cowan y Frederick Reines (1956)

ν

μ: Leon Lederman, Melvin Schwartz y Jack

Steinberger(1962)

ν

τ: DONUT collaboration (2000)

Tipos 3: Neutrino electrónico, Neutrino muónico y

Neutrino tauónico

Masa

ν

e: < 2 eV

ν

μ: < 190 keV

ν

τ: < 18,2 MeV1

Carga

eléctrica

0 e

Espín

1/2

Hipercarga débil

http://es.wikipedia.org/wiki/Neutrino

Antiprotón: El antiprotón p(se lee p-barra) es la antipartícula del protón. Los antiprotones son estables pero por lo general de vida muy corta, ya que cualquier colisión con un protón hará que ambas partículas se aniquilen en un estallido de energía.

La existencia de una partícula igual al protón pero con carga eléctrica -1, fue predicha por Paul Dirac en su conferencia durante la entrega del Premio Nobel 1933.

Dirac recibió el Premio Nobel por la publicación, en 1928, de una ecuación

que predijo la existencia de soluciones positivas y negativas de la ecuación de

energía de Einstein ( ) y la existencia del positrón, el análogo de antimateria del electrón, con carga positiva y espín opuesto.

La existencia del antiprotón fue confirmada experimentalmente en 1955 por los físicos Emilio Segre y Owen Chamberlain de la Universidad de California, Berkeley físicos, por lo que fueron galardonados con el Premio Nobel de Física en 1959. Un antiprotón se compone de dos antiquarks arriba y un antiquark abajo. Las propiedades del antiprotón que se han medido coinciden todas con las propiedades correspondientes del protón, con la excepción de que el antiprotón tiene carga eléctrica y momento magnético opuestos. La cuestión de cómo la materia es diferente de la antimateria sigue siendo un problema abierto, con el fin de explicar cómo nuestro universo sobrevivió al Big Bang y por qué tan poca antimateria existe en la actualidad.

Antiprotón

Estructura de quarks de un antiprotón.

Clasificación Antibarión

Composición 2 quark arriba, 1 quark abajo

Familia Fermión

Grupo Hadrón

Interacción Gravedad, Débil, Nuclear

fuerte oElectromagnética

Antipartícula Protón

Teorizada Paul Dirac

Descubierta Emilio Segrè & Owen

Chamberlain (1955)

Masa 1,672 621 637(83)×10−27

kg

938,272 013(23) MeV/c2

Carga eléctrica -1,602 176 487 × 10–19

C

Espín

1⁄2

Número

bariónico

-1

Isospín 1⁄2

http://es.wikipedia.org/wiki/Antiprot%C3%B3n

Fotón: En física moderna, el fotón (en griego φῶςphōs (gen. φωτός) 'luz', y -ón) es la partícula elemental responsable de las manifestaciones cuánticas del fenómeno electromagnético. Es la partícula portadora de todas las formas de radiación electromagnética, incluyendo los rayos gamma, los rayos X, la luz ultravioleta, la luz visible (espectro electromagnético), la luz infrarroja, las microondas y las ondas de radio. El fotón tiene una masa invariante cero, y viaja en el vacío con una velocidad constante . Como todos los cuantos, el fotón presenta tanto propiedades corpusculares como ondulatorias ("dualidad onda-corpúsculo"). Se comporta como una onda en fenómenos como la refracción que tiene lugar en una lente, o en la cancelación por interferencia destructiva de ondas reflejadas; sin embargo, se comporta como una partícula cuando interactúa con la materia para transferir una cantidad fija de energía, que viene dada por la expresión.

Donde h es la constante de Planck, c es la velocidad de la luz y es la longitud de onda y la frecuencia de la onda. Esto difiere de lo que ocurre con las ondas clásicas, que pueden ganar o perder cantidades arbitrarias de energía. Para la luz visible, la energía portada por un fotón es de alrededor de 4×10

–19 julios; esta energía es

suficiente para excitar un ojo y dar lugar a la visión.

Además de energía, los fotones llevan también asociado un momento lineal y tienen una polarización. Siguen las leyes de la mecánica cuántica, lo que significa que a menudo estas propiedades no tienen un valor bien definido para un fotón dado. En su lugar se habla de las probabilidades de que tenga una cierta polarización, posición o momento lineal. Por ejemplo, aunque un fotón puede excitar una molécula, a menudo es imposible predecir cuál será la molécula excitada.

La descripción anterior de un fotón como un portador de radiación electromagnética es utilizada con frecuencia por los físicos. Sin embargo, en física teórica, un fotón puede considerarse como un mediador para cualquier tipo de interacción electromagnética.

La discusión sobre la naturaleza de la luz se remonta hasta la antigüedad. En el siglo XVII, Newton se inclinó por una interpretación corpuscular de la luz, mientras que sus contemporáneos Huygens y Hooke apoyaron la hipótesis de la luz como onda. Experimentos de interferencia, como el realizado por Young en el siglo XIX, confirmaron el modelo ondulatorio de la luz.

La idea de la luz como partícula retornó con el concepto moderno de fotón, que fue desarrollado gradualmente entre 1905 y 1917 por Albert Einstein

apoyándose en

trabajos anteriores de Planck, en los cuales se introdujo el concepto de cuanto. Con el modelo de fotón podían explicarse observaciones experimentales que no encajaban con el modelo ondulatorio clásico de la luz. En particular, explicaba cómo la energía de la luz dependía de la frecuencia (dependencia observada en el efecto fotoeléctrico) y la capacidad de la materia y la radiación electromagnética para permanecer en equilibrio térmico.

Otros físicos trataron de explicar las observaciones anómalas mediante modelos "semi clásicos", en los que la luz era descrita todavía mediante las ecuaciones de Maxwell, aunque los objetos materiales que emitían y absorbían luz estaban cuantizados. Aunque estos modelos semi clásicos contribuyeron al desarrollo de la mecánica cuántica, experimentos posteriores han probado las hipótesis de Einstein sobre la cuantización de la luz (los cuantos de luz son los fotones).

El concepto de fotón ha llevado a avances muy importantes en física teórica y experimental, tales como la teoría cuántica de campos, el condensado de Bose-Einstein y la interpretación probabilística de la mecánica cuántica, y a inventos como el láser.

http://naturamecaondu.blogspot.com/p/teoria-de-planck-y-einstein.html

De acuerdo con el modelo estándar de física de partículas los fotones son los responsables de producir todos los campos eléctricos y magnéticos, y a su vez son el resultado de que las leyes físicas tengan cierta simetría en todos los puntos del espacio-tiempo. Las propiedades intrínsecas de los fotones (masa invariante y espín) están determinadas por las propiedades de la simetría de Gauge.

Fotón (γ)

Fotones emitidos en un rayo coherente por un láser

Clasificación Partícula elemental

Familia Bosón

Grupo Bosón de gauge

Interacción Electromagnetismo

Símbolo(s) γ, hν, o ħω

Antipartícula Ella misma

Teorizada Albert Einstein

Masa 0Nota 1

Vida media Estable

Carga eléctrica 0

Espín

http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/14397146/A-traves-del-tiempo.html

Tiempo: 10 ^ (-2) de segundo

Acontecimientos Importantes: Partículas de materia y energía interaccionan en equilibrio térmico

http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/14397146/A-traves-del-tiempo.html

Palabras Claves:

Interacción de Partículas de materia y Energía:

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/21/CNO_Cycle.svg/280px-CNO_Cycle.svg.png

Actualmente en física, la dinámica de la materia y de la energía en la naturaleza se entiende mejor en términos de cinemática e interacciones de partículas fundamentales. Hasta la fecha, la ciencia ha logrado reducir las leyes que parecen gobernar el comportamiento y la interacción de todos los tipos de materia y de energía que conocemos, a un conjunto pequeño de leyes y teorías fundamentales. Una meta importante de la física es encontrar la base común que uniría a todas éstas en una teoría del todo, en la cual todas las otras leyes que conocemos serían casos especiales, y de la cual puede derivarse el comportamiento de toda la materia y energía (idealmente a partir de primeros principios).

Dentro de esto, el modelo estándar agrupa dos teorías importantes – el modelo electrodébil y la cromodinámica cuántica- lo que proporciona una teoría internamente

consistente que describe las interacciones entre todas las partículas observadas experimentalmente. Técnicamente, la teoría cuántica de campos proporciona el marco matemático para el modelo estándar. El modelo estándar describe cada tipo de partícula en términos de un campo matemático. Para una descripción técnica de los campos y de sus interacciones, ver la Teoría cuántica de campos.

Para facilitar la descripción, el modelo estándar se puede dividir en tres partes que son las partículas de materia, las partículas mediadoras de las fuerzas, y el bosón de Higgs.

Partículas de materia.

Un átomo de Helio 4 según el modelo estándar, se muestra de color rojo las interacciones

electromagnéticas y de color naranja las Fuertes.

Según el modelo estándar prácticamente todo la materia másica estable conocida está constituida por partículas que tienen una propiedad intrínseca llamada espín cuyo valor es 1/2. En los términos del modelo estándar todas las partículas de materia son fermiones. Por esta razón, siguen el principio de exclusión de Pauli de acuerdo con el teorema de la estadística del spin, y ese principio es lo que da a la materia sus atributos de impenetrabilidad. Aparte de sus antipartículas asociadas, el modelo estándar conjetura que existen doce tipos de partículas de materia, que combinadas forman todos los leptones y hadrones del universo. Seis de éstos se clasifican como quarks (up, down, strange, charm, top y bottom), y los otros seis como leptones (electrón, muon, tau, y sus neutrinos correspondientes).

Partículas de materia fundamentales del Modelo Estándar

Leptones Quarks

Familias Nombre Símbolo Nombre Símbolo

1a

electrón e up u

neutrino e e down d

2a

muon µ charm c

neutrino µ µ strange s

3a

tau

top t

neutrino bottom b

Las partículas de la materia también llevan cargas que las hacen susceptibles a las fuerzas fundamentales según lo descrito en la sección siguiente.

Cada quark puede llevar tres cargas de color (llamadas por conveniencia roja, verde o

azul), que son usadas para describir cómo interactúan mediante interacción fuerte.

Los quarks tipo up (up, top o charm) llevan una carga eléctrica de +2/3, y los tipo down

(down, strange y bottom) llevan una carga eléctrica de -1/3, permitiendo a ambos tipos

participar en interacciones electromagnéticas.

Los leptones no llevan ninguna carga de color - son neutros en este sentido, por lo que no

participan en las interacciones fuertes.

Los leptones tipo down (el electrón, el muon, y el leptón tau) llevan una carga eléctrica de -

1, permitiéndoles participar en interacciones electromagnéticas.

Los leptones tipo up (los neutrinos) no llevan ninguna carga eléctrica, evitándose que

participen en interacciones electromagnéticas.

Los quarks y los leptones llevan varias cargas de sabor, incluyendo el isospin débil,

permitiendo a todas ellas interaccionar recíprocamente vía la interacción nuclear débil.

Pares de cada grupo (un quark tipo up, un quark tipo down, un leptón tipo down y su neutrino correspondiente) forman las familias. Las partículas correspondientes entre cada familia son idénticas la una a la otra, a excepción de su masa y de una característica conocida como su sabor.

Partículas mediadoras de fuerzas (Bosones)

Las fuerzas en la física son la forma en que las partículas interactúan recíprocamente y se influyen mutuamente. A nivel macroscópico, por ejemplo, la fuerza electromagnética permite que las partículas interactúen con campos magnéticos y por medio de ellos, y la fuerza de la gravitación permite que dos partículas con masa se atraigan una a otra de acuerdo con la teoría de relatividad general de Einstein. El modelo estándar explica tales fuerzas como el resultado del intercambio de otras partículas por parte de las partículas de materia, conocidas como partículas mediadoras de la fuerza. Cuando se intercambia una partícula mediadora de la fuerza, a nivel macroscópico el efecto es equivalente a una fuerza que influencia a las dos, y se dice que la partícula ha mediado (es decir, ha sido el agente de) esa fuerza. Se cree que las partículas mediadoras de fuerza son la razón por la que existen las fuerzas y las interacciones entre las partículas observadas en el laboratorio y en el universo.

Las partículas mediadoras de fuerza descritas por el modelo estándar también tienen spin (al igual que las partículas de materia), pero en su caso, el valor del spin es 1, significando que todas las partículas mediadoras de fuerza son bosones. Consecuentemente, no siguen el principio de exclusión de Pauli. Los diversos tipos de partículas mediadoras de fuerza son descritas a continuación.

Los fotones median la fuerza electromagnética entre las partículas eléctricamente

cargadas. El fotón no tiene masa y está descrito por la teoría de la electrodinámica

cuántica.

Los bosones de gauge W+, W

–, y Z

0 median las interacciones nucleares débiles entre las

partículas de diversos sabores (todos los quarks y leptones). Son masivos, con el Z0

más

masivo que el . Las interacciones débiles que implican al actúan

exclusivamente en partículas zurdas y no sobre las antipartículas zurdas. Además, el

lleva una carga eléctrica de +1 y -1 y participa en las interacciones electromagnéticas. El

bosón eléctricamente neutro Z0 interactúa con ambas partículas y antipartículas zurdas.

Estos tres bosones gauge junto con los fotones se agrupan juntos y medían

colectivamente las interacciones electrodébiles.

Los ocho gluones median las interacciones nucleares fuertes entre las partículas cargadas

con color (los quarks). Los gluones no tienen masa. La multiplicidad de los gluones se

etiqueta por las combinaciones del color y de una carga de anticolor (es decir, Rojo-anti-

Verde). Como el gluon tiene una carga efectiva de color, pueden interactuar entre sí

mismos. Los gluones y sus interacciones se describen mediante la teoría de la

cromodinámica cuántica.

Las interacciones entre todas las partículas descritas por el modelo estándar se resumen en la ilustración siguiente.

Interacciones descritas por el Modelo Estándar junto con los grupos gauge y los bosones asociados a cada una de ellas. En la columna de la derecha se representan las constantes fundamentales que indican la fuerza relativa de cada interacción.

Interacción Grupo gauge Bosón Símbolo Fuerza relativa

Electromagnética U(1) fotón em = 1/137

Débil SU(2) bosones intermedios W±, Z0 weak = 1,02 · 10-5

Fuerte SU(3) gluones (8 tipos) g s(MZ) = 0,121

Bosón de Higgs

La partícula de Higgs es una partícula elemental (con masa) predicha en el modelo estándar. Tiene spin S=0, por lo que es un bosón.

El bosón de Higgs desempeña un papel único en el modelo estándar, y un papel dominante en explicar los orígenes de la masa de otras partículas elementales, particularmente la diferencia entre el fotón sin masa y los bosones pesados W y Z. Las masas de las partículas elementales, y las diferencias entre el electromagnetismo (causada por el fotón) y la fuerza débil (causada por los bosones W y Z), son críticas en muchos aspectos de la estructura de la materia microscópica (y por lo tanto macroscópica).

Hasta el año 2012, ningún experimento había detectado directamente la existencia del bosón de Higgs, aunque había una cierta evidencia indirecta de él. Todas las esperanzas estaban puestas en las investigaciones realizadas mediante el colisionador de hadrones del CERN. Este centro hizo el histórico anuncio del hallazgo de una partícula compatible con las propiedades del bosón de Higgs el 4 de julio de 2012, confirmado por los experimentos ATLAS y CMS. Pero aún falta ver si ésta nueva partícula cumple las características predichas del bosón de Higgs dadas por el modelo estándar.

Lista de fermiones del Modelo Estándar

Esta tabla se basa en parte de datos tomados por el Grupo de Datos de Partículas (Quarks).

Fermiones zurdos en el Modelo Estándar

Familia 1

Fermión (zurdo)

Símbolo Carga eléctrica

Isospin débil

Hipercarga

Carga de Color

1

Masa 2

Electrón

511 keV/C²

Positrón

511 keV/C²

Neutrino electrónico

< 2 eV/C²

Up quark

~ 3 MeV/C² 3

Up antiquark

~ 3 MeV/C² 3

Down quark

~ 6 MeV/C² 3

Down antiquark

~ 6 MeV/C² 3

Familia 2

Fermión (zurdo)

Símbolo Carga eléctrica

Isospin débil

Hipercarga

Carga de Color

1

Masa 2

Muon

106 MeV/C²

Antimuón

106 MeV/C²

Neutrino muónico

< 2 eV/C²

Quark Charm

~ 1.3 GeV/C²

Antiquark Charm

~ 1.3 GeV/C²

Quark Strange

~ 100 MeV/C²

Antiquark Strange

~ 100 MeV/C²

Familia 3

Fermión (zurdo)

Símbolo Carga eléctrica

Isospin débil

Hipercarga

Carga de Color

1

Masa 2

tau

1.78 GeV/C²

Anti-tau

1.78 GeV/C²

Neutrino tauónico

< 2 eV/C²

Top quark

171 GeV/C²

Top antiquark

171 GeV/C²

Bottom quark

~ 4.2 GeV/C²

Bottom antiquark

~ 4.2 GeV/C²

Pruebas y predicciones

El Modelo Estándar predecía la existencia de los bosones W y Z, el gluón, y los quarks top y charm antes de que esas partículas hubiesen sido observadas. Sus propiedades predichas fueron experimentalmente confirmadas con buena precisión.

El Large Electron-Positron collider (LEP) en el CERN probó varias predicciones entre los decaimientos de los bosones Z, y las confirmó.

La tabla siguiente muestra una comparación entre los valores medidos experimentalmente y los predichos por el Modelo Estándar:

Cantidad Medida (GeV) Predicción del Modelo Estándar (GeV)

Masa del bosón W 80,4120 ± 0,0420 80,3900 ± 0,0180

Masa del bosón Z 91,1876 ± 0,0021 91,1874 ± 0,0021

Si representa un átomo a una escala en la que los neutrones y protones tuviesen 10 cm de diámetro, los quarks y electrones tendrían 0,1 mm de diámetro mientras que el átomo llegaría a tener 10 km de diámetro. Esto es, casi el 100% del átomo está vacío. También hay que tener en cuenta que la distancia entre los átomos que forman moléculas hay aún un porcentaje mayor de vacío.

Insuficiencias del Modelo Estándar

Una de las principales dificultades a superar para el modelo estándar ha sido la falta de evidencias científicas. No obstante el 4 de julio de 2012 los físicos anunciaron el hallazgo de un bosón compatible con las características descritas, entre otros, por Peter Higgs; en cuyo honor se bautizó la partícula. El hecho de ser localizado en dos detectores distintos así como su fiabilidad (grado de certeza o sigma) hace que muy probablemente este escollo del modelo estándar haya sido histórica y felizmente superado.

Incluso cuando el Modelo Estándar ha tenido gran éxito en explicar los resultados experimentales, tiene ciertos defectos importantes:

1. El problema del número de constantes físicas fundamentales. El modelo contiene 19

parámetros libres, tales como las masas de las partículas, que deben ser determinados

experimentalmente (además de 10 para las masas de los neutrinos). Esos parámetros no

pueden ser calculados independientemente.

2. Gravedad cuántica. El modelo no describe la fuerza gravitatoria, ni los candidatos actuales

para construir una teoría cuántica de la gravedad, se asemejan al modelo estándar.

3. Antimateria. Dentro de él, la materia y la antimateria son simétricas. La preponderancia de

la materia en el universo podría ser explicada diciendo que el universo comenzó con otras

condiciones iniciales, pero la mayoría de los físicos piensan que esta explicación no es

elegante.

Existen alternativas al Modelo Estándar que intentan dar respuesta a estas "deficiencias", como por ejemplo la teoría de cuerdas y la Gravedad cuántica de bucles.

Equilibrio Térmico:

http://iesdmjac.educa.aragon.es/departamentos/fq/asignaturas/fq4eso/materialdeaula/FQ4ESO%20Tema%207%20E

nergia/51_calor_y_equilibrio_trmico.html

El equilibrio térmico se consigue cuando el número de moléculas que tienen una

determinada energía no cambia con el tiempo con gran aproximación. Esto es

posible si por cada molécula que cambia su energía en una colisión, existe otra

molécula que ocupa el lugar de la anterior después de que su energía previa haya

cambiado en otra colisión cualquiera. En el universo primitivo, debido a la rapidez

de las colisiones entre las partículas, existía una condición casi perfecta de

equilibrio térmico. La importancia de este hecho radica en que hace posible que

podamos hacer cálculos precisos de lo que sucedía con la materia en aquellas

circunstancias. (http://astronomia.net/cosmologia/early_a.html).

http://es.wikipedia.org/wiki/Modelo_est%C3%A1ndar_de_f%C3%ADsica_de_part%C3%AD

culas

http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/14397146/A-traves-del-tiempo.html

Tiempo: 1 segundo

Acontecimientos Importantes: Los neutrinos, antes enredados con otras partículas, se desacoplan y siguen su propio camino.

http://www.taringa.net/comunidades/powerconocimiento/5009447/A-traves-del-tiempo.html

Palabras Claves:

Desacoplamiento de Neutrinos:

Alrededor de un segundo desde el comienzo del tiempo, llegamos a la época del

desacoplamiento de los neutrinos. Aunque en esa época es muy denso y tan caliente como

la explosión de una bomba de hidrógeno, ya ha empezado a parecer vacío a los neutrinos.

Puesto que los neutrinos sólo reaccionan a la fuerza débil, que tiene un alcance

extremadamente corto, ahora pueden escapar de su influencia y volar indefinidamente sin

experimentar ninguna otra interacción.

Así, emancipados, en lo sucesivo son libres de vagar por el Universo a su manera

indiferente, volando a través de la mayor parte de la materia como si no existiese.

http://www.emiliosilveravazquez.com/blog/2013/09/13/en-el-comienzo-de-todo-

%C2%BFcomo-seria-en-realidad/

El primer acontecimiento importante de la era leptónica es el desacoplamiento de

los neutrinos que se produce cuando la temperatura alcanza 10 mil millones de grados.

Antes, los neutrinos estaban constantemente en interacción con el resto de las partículas

por la vía de la fuerza nuclear débil. Pero esta última tiene un alcance relativamente

limitado y no se aplica hasta que las partículas están suficientemente cercanas. Ahora

bien, a causa de la expansión del Universo, la distancia media entre partículas aumenta y

llega pues un punto donde esta separación media es demasiado grande para la interacción

débil.

Los neutrinos pierden entonces el único vínculo que los unía al resto de la materia. Van

desde ahora en adelante a ser insensibles a la acción de las otras partículas y a

comportarse como si éstas no existieran. Se dice que los neutrinos se desacoplan de la

materia. Estos neutrinos primordiales, ya que no interactúan más, todavía se encuentran

presentes en Universo.

Neutrinos:

http://elcomercio.pe/blog/vidayfuturo/2011/09/los-neutrinos-ponen-en-jaque-t

http://lacienciaconhumor.blogspot.com/2011_10_01_archive.html

Los neutrinos (término inventado por el científico italiano Enrico Fermi, que en italiano significa ‘pequeños neutrones’) son partículas subatómicas de tipo fermiónico, sin carga y espín 1/2. Desde hace unos años se sabe, en contra de lo que se pensaba, que estas partículas tienen masa, pero muy pequeña, y es muy difícil medirla. Hoy en día (2014), se cree que la masa de los neutrinos es inferior a unos 5,5 eV/c

2, lo que significa menos de

una milmillonésima de la masa de un átomo de hidrógeno. Su conclusión se basa en el análisis de la distribución de galaxias en el universo y es, según afirman estos científicos, la medida más precisa hasta ahora de la masa del neutrino. Además, su interacción con las demás partículas es mínima, por lo que pasan a través de la materia ordinaria sin apenas perturbarla.

La masa del neutrino tiene importantes consecuencias en el modelo estándar de física de partículas, ya que implicaría la posibilidad de transformaciones entre los tres tipos de neutrinos existentes en un fenómeno conocido como oscilación de neutrinos.

En todo caso, los neutrinos no se ven afectados por las fuerzas electromagnético nuclear fuerte, pero sí por la fuerza nuclear débil y la gravitatoria.

http://es.wikipedia.org/wiki/Neutrino