1. – Introducción histórica de los constituyentes de la materia 2. – Las Fuerzas Fundamentales 3. – El Modelo Estándar 4. – Cuestiones pendientes de la Física de Partículas 5. – Bibliografía
Prefacio
Con estas páginas quiero esclarecer algunos conceptos de la Teoría de las Partículas Elementales, la idea surgió debido a que no existían muchos textos adecuados en castellano, y a la cantidad de desconocimiento que existe entre los interesados al hablar de quarks, fuerzas fundamentales, unificación,…
Se tratará la Teoría de las Partículas Elementales sin fórmulas matemáticas, sino más bien explicando el desarrollo histórico que se ha ido dando en esta teoría. Por ello, este texto no está orientado a ti si ya sabes lo que la electrodinámica cuántica, o la cromodinámica cuántica son; más bien está pensado para aquellos que recuerdan que la materia está formada por átomos, y lo recuerdan como algo muy lejano que fue necesario estudiar, y ahora quieres saber qué es un quark y de dónde surgieron, o a cuáles se las llaman las interacciones fundamentales.
1- Introducción histórica de los constituyentes de la materia
Cada sustancia del universo, las piedras, el mar, nosotros mismos, los planetas y hasta las estrellas más lejanas, está enteramente formada por pequeñas partículas, que se pensaban que eran indivisibles, llamadas átomos. Son tan pequeñas que no son posible fotografiarlas. Para hacernos una idea de su tamaño, un punto de esta línea puede contener dos mil millones de átomos.
Por tanto, al adentrarnos en la materia nos damos cuenta de que está formada por átomos. Para comprender estos átomos, a lo largo de la historia diferentes científicos han enunciado una serie de teorías que nos ayudan a entender la complejidad de estas partículas.
A finales del siglo XVIII se descubren un gran número de elementos, pero éste no es el avance más notable sino que se produce cuando Lavoisier da una interpretación correcta al fenómeno de la combustión, indicando que se producía una unión con átmos de oxígeno.
Ya en el siglo XIX se establecen diferentes leyes de la combinación para formar sustancias y compuestos químicos , esto unido a la clasificación periódica de los elementos (1871) potencia el estudio de la constitución de los átomos. Es decir qué son y qué propiedades tienen. Todas estas leyes supusieron encontrar nuevas explicaciones a cómo la materia estaba constituida. Estas explicaciones son las que se van a ir indicando.
El químico y físico británico, John Dalton (1766-1844) creó una importante teoría atómica de la materia. En 1803 formuló la ley que lleva su nombre y que resume las leyes cuantitativas de la química (ley de la conservación de la masa, realizada por Lavoisier; ley de las proporciones definidas, realizada por Louis Proust; ley de las proporciones múltiples, realizada por él mismo). Su teoría, para explicar estas leyes que se cumplen en las reacciones químicas entonces conocidas, se puede resumir en:
1. – Los elementos químicos están formados por partículas muy pequeñas e indivisibles llamadas átomos.
2. – Todos los átomos de un elemento químico dado son idénticos en su masa y demás propiedades.
3. – Los átomos de diferentes elementos químicos son distintos, en particular sus masas son diferentes.
4. – Los átomos son indestructibles y retienen su identidad en los cambios químicos.
5. – Los compuestos se forman cuando átomos de diferentes elementos se combinan entre sí, en una relación de números enteros sencilla, formando entidades definidas (hoy llamadas moléculas).
Para Dalton los átomos son esferitas sólidas que se unían para formar moléculas. Esto quería decir que un átomo de oxígeno más un átomo de hidrógeno daba un átomo o molécula de agua. La formación de agua a partir de oxígeno e hidrógeno supone la combinación de átomos de estos elementos para formar "moléculas" de agua. Dalton, equivocadamente, supuso que la molécula de agua contenía un átomo de oxígeno y otro de hidrógeno.
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