MATERIA Y ANTIMATERIA

En la física de partículas se considera que la materia es el conjunto de todas las partículas existentes y que la antimateria es una forma de materia menos frecuente formada por antipartículas. En términos generales, las antipartículas poseen las mismas propiedades y características que las correspondientes partículas, pero su carga eléctrica es de signo contrario. Si una partícula entra en contacto con su antipartícula, se da una aniquilación mutua. Esto no significa su destrucción, sino una transformación que da lugar a la formación de otras partículas de materia o de intercambio. La mayor parte de las partículas de la naturaleza tienen su correspondiente antipartícula con igual masa y espín pero diferente carga eléctrica. Por otro lado, ciertas partículas son idénticas a su antipartícula, como el fotón que no tiene carga (¡pero no todas las partículas con carga neutra son idénticas a su antipartícula!).

PROPIEDADES DE LA MATERIA

• Masa: E = m·c². Esto da lugar a una unidad de masa correspondiente al eV (despejando m de la ecuación) que se denomina eV/c².
• Spin: Uno de los números cuánticos que permiten caracterizar completamente el estado cuántico de una partícula. Podemos decir que el spin es una medida de lo que se denomina momento angular intrínseco de una partícula. El spin puede tomar valores enteros o semi-enteros, en unidades de la constante de Planck. Según el spin que tenga una partícula será su comportamiento. Si una partícula no puede tomar el estado cuántico de otra se dice que tiene spin semientero y a eso se lo denomina "cumplir" el principio de exclusión. Y para aquellas partículas que tengan como particularidad el poder estar varias en un mismo estado cuántico se dirá que "no cumplen" dicho principio.
• Carga eléctrica: Es una ****propiedad relacionada de las partículas, asociada con el modo en que estas interactúan electromagnéticamente.
• Carga color: Se hace referencia a una propiedad de determinadas partículas para interaccionar mediante lo que se denomina interacción o fuerza fuerte

MODELO ESTÁNDAR

Partículas elementales y a la interacción que se da entre ellas se las llama fuerzas:

• Los fermiones  presentan spin semientero y se comportan según el principio de exclusión de Pauli. Cada fermión tiene una antipartícula correspondiente. Los fermiones se pueden clasificar en fundamentales y compuestos.

  • Quarks: Estas partículas reciben diferentes nombres según su subtipo. UP y DOWN son los quark de primera generación. El resto se denominan CHARM y STRANGE, y TOP y BOTTOM. Estos seis subtipos se denominan sabores. Lo característico de los quarks es que presentan, además de masa, spin y carga eléctrica, una propiedad denominada color o carga de color. Cada sabor de quark se puede presentar en tres colores posibles (rojo, verde o azul), que se intercambian continuamente. Vale aclarar que las correspondientes antipartículas también tienen carga color. Los antiquarks pueden tener tres anticolores posibles

    • Compuestos: Hadrones (unidos por fuerza fuerte)

      • Bariones y mesones (protones y neutrones son bariones y pones son mesones, que son los responsables de la fuerza fuerte residual que mantiene unido a los protones y neutrones)

        

  • Leptones: Los leptones también se organizan en generaciones: el ELECTRÓN y ELECTRÓN-NEUTRINO, el MUÓN y el MUÓN-NEUTRINO, y el TAU y el TAU-NEUTRINO. El electrón, el muón y el tau tienen carga eléctrica y masa considerable, mientras que los neutrinos son neutros y su masa es muy baja.

• Los bosones tienen spin cero o entero y no obedecen el principio de exclusión de Pauli. Los bosones también pueden clasificarse en fundamentales y compuestos. Son los mediadores de fuerza, es decir, son las partículas responsables de que estas fuerzas tengan lugar en el Universo. La fuerza gravitacional es la más débil de todas las fuerzas y presenta rango infinito. Otra fuerza con alcance infinito es la fuerza electromagnética, pero esta fuerza es mucho más intensa que la gravitacional. Las fuerzas fuerte y débil solo actúan a cortas distancias, es decir, no presentan alcance infinito. La fuerza fuerte es la más fuerte de todas estas fuerzas.

  • Fotones: son las partículas de intercambio responsables de la fuerza electromagnética. Así, dos partículas cargadas interactúan por intercambio de fotones. Los fotones son los portadores 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.
  • Gluones: son las partículas de intercambio responsables de la fuerza fuerte, que mantiene unidos a los quarks formando partículas compuestas sin carga color (como los protones y los neutrones, por ejemplo). El intercambio de un gluón entre dos quarks (o dos antiquarks) genera un cambio de color entre dichos quarks (o antiquarks). Este intercambio continuo de color mediado por gluones es el mecanismo que subyace a la fuerza fuerte.
  • Bosones W y Z: son las partículas de intercambio responsables de la fuerza débil. La interacción débil está involucrada en la transmutación de quarks (cambio de sabor). Así, esta interacción está involucrada en muchos decaimientos de partículas nucleares, que implican el cambio de sabor de un quark en otro.