La teoría de cuerdas: tipos de partículas

Los físicos han encontrado un gran número de partículas, y una cosa que resulta útil es que se pueden dividir en categorías basadas en sus propiedades. Los físicos han encontrado un montón de maneras de hacer esto, pero aquí están algunas de las categorías más relevantes a la teoría de cuerdas.

De acuerdo con la mecánica cuántica, las partículas tienen una propiedad conocida como girar. Esto no es un movimiento real de la partícula, pero en un sentido de la mecánica cuántica, que significa que la partícula siempre interactúa con otras partículas como si estuviera girando de una manera determinada.

En la física cuántica, vuelta tiene un valor numérico que puede ser un número entero (0, 1, 2, y así sucesivamente) o semi-entero (1/2, 3/2, y así sucesivamente). Las partículas que tienen un espín entero se llaman bosones, mientras que las partículas que tienen espín semi-entero se llaman fermiones.

Las partículas de fuerza: los bosones

Los bosones, el nombre de Satyendra Nath Bose, son partículas que tienen un valor entero de espín cuántico. Los bosones que se sabe actúan como portadores de fuerzas en la teoría cuántica de campos, como el fotón hace en esta figura. El Modelo Estándar de la física de partículas predice cinco bosones fundamentales, cuatro de los cuales se han observado:

• Fotón

• Gluón (hay ocho tipos de gluones)

• Bosón Z

• Bosón W (en realidad dos partículas - el W⁺ y W^- bosones)

• Bosón de Higgs (ésta no se ha encontrado aún)

  

Además, muchos físicos creen que probablemente existe un bosón llamado gravitón, que se relaciona con la gravedad. Bosones compuestos también pueden existente éstos se forman combinando juntos un número par de fermiones diferentes.

Por ejemplo, un átomo de carbono-12 contiene seis protones y seis neutrones, todos los cuales son fermiones. El núcleo de un átomo de carbono-12 es, por lo tanto, un Higgs compuesto. Los mesones, Por otro lado, son partículas compuestas de exactamente dos quarks, por lo que también son bosones compuestos.

Las partículas de la materia: fermiones

Los fermiones, el nombre de Enrico Fermi, son partículas que tienen un valor medio entero de espín cuántico. A diferencia de los bosones, que obedecen a la Principio de exclusión de Pauli, lo que significa que no pueden existir múltiples fermiones en el mismo estado cuántico.

Mientras que los bosones son vistos como la mediación de las fuerzas de la naturaleza, los fermiones son partículas que son un poco más " sólido " y somos lo que tendemos a pensar en partículas de materia. Los quarks son fermiones.

Además de quarks, hay una segunda familia de fermiones llamada leptones. Los leptones son partículas elementales que no pueden (la medida en que saben los científicos) se descomponen en partículas más pequeñas. El electrón es un leptón, pero el modelo estándar de la física de partículas nos dice que en realidad hay tres generaciones de partículas, cada una más pesados ​​que el anterior.

Las tres generaciones de partículas fueron predichas por consideraciones teóricas antes de que fueran descubiertos por el experimento, un excelente ejemplo de cómo la teoría puede preceder experimento en teoría cuántica de campos.

También dentro de cada generación de partículas son dos sabores de quarks. Esta tabla muestra los 12 tipos de fermiones fundamentales, todos los cuales se han observado. Los números mostrados son las masas, en términos de energía, para cada una de las partículas conocidas. (Los neutrinos tienen casi, pero no exactamente, masa cero.)

También hay, por supuesto, los fermiones compuestos, realizan cuando un número impar de fermiones se combinan para crear una nueva partícula, por ejemplo, cómo los protones y los neutrones están formados por la combinación de quarks.