En la lectura The World and what holds together se plantea una de las interrogantes que ms

esfuerzo ha concentrado por parte de la comunidad cientfica a nivel mundial en las ultimas dcadas, ya

que produce una gran inquietud conocer todo lo que integra a la materia y como ella nos relaciona y nos

integra al resto del universo.

Lograr este conocimiento abrira puertas a campos inimaginables ya que a partir de partculas

subatmicas o fundamentales nos llevara a descifrar un sin nmero de misterios que hacen parte de

nuestro universo. Desde que Erwin Schrdinger en 1926 postulo su modelo del tomo, se han venido

desarrollando preguntas como: es el electrn la partcula fundamental definitiva? Y lo mismo ha sucedido

con el protn, el neutrn, el quarks, entre otros.

Debido a estas interrogantes e investigaciones posteriores, se ha logrado conocer y llenar un poco

ms ese rompecabezas que es el tomo hoy en da, del cual, desde hace dcadas se sabe que los electrones

estn en constante movimiento alrededor del ncleo y dentro de este, se encuentran en constante agitacin

protones y neutrones que a su vez poseen en su interior partculas conocidas como quarks. Es por ello que

los fsicos han desarrollado un esquema para ordenar todas estas partculas que se han descubierto al pasar

de los aos, e incluso dejando espacios abiertos para partculas que se predice existen.

Este esquema se conoce como el Modelo Estndar el cual intenta agrupar explicar que es el

mundo y como mantiene unido todo lo que lo compone, y es que esto es una teora que busca explicar

cientos de interacciones entre 2 tipos de partculas fundamentales (6 quarks, 6 leptones) y partculas

portadoras de fuerza (un ejemplo de ello es el fotn) solamente.

Para entrar ms en materia, hay que dejar establecido los conceptos ms bsicos como lo es la

partcula fundamental, y es que este tipo de partculas son denominadas as, porque poseen una

subestructura desconocida y probablemente estn o no, compuestas de elementos aun no descubiertos.

Por los momentos, todas las partculas de materia estn compuesta de quarks y leptones, las cuales

interactan por fuerzas portadoras de intercambio. Las partculas elementales conocidas incluyen a los

fermiones fundamentales (quarks, leptones, antiquarks y antileptones) las cuales generalmente son

partculas fundamentales o antipartculas fundamentales, y tambin se encuentran los bosones

fundamentales (Bosn de Gauge y Bosn de Higgs) los cuales son generalmente partculas de fuerza

que permiten la interaccin entre los fermiones.

El Modelo Estndar reconoce 2 tipos de fermiones elementales, quarks y leptones. Dentro de estos,

se distinguen 24 fermiones diferentes, entre ellos se tienen 6 quarks (up quark, down quark, strange quark,

charm quark, bottom quark y top quark) y 6 leptones (electrn, electrn neutrino, muon, muon neutrino,

partcula tau, neutrino tau) y cada uno de ellos con su antipartcula correspondiente.

Haciendo nfasis los diferentes fermiones ya conocidos, ya se da por entendido que estos son los

constituyentes bsicos de la materia y la antimateria en el universo, ello sin que haya una justificacin

para esta asimetra ya que pareciera, a simple vista que todo fuera materia, pero se ha detectado presencia

de antimateria formando parte de los rayos csmicos.

Entre los fermiones estn los leptones, que son sensibles a la interaccin nuclear dbil pero no a la

fuerte, y los quarks, que son sensibles a la interaccin nuclear fuerte. Una caracterstica de los quarks, es

que no aparecen como partculas en libre movimiento, sino como ingrediente de otras ms pesadas que se

denominan hadrones dentro de los cuales se tienen los mesones y antimesones (un quark y un antiquark),

los bariones o antibariones (unin de 3 quarks, o antiquarks) y los ms conocidos, el protn y el neutrn.

Pero estas partculas antes mencionadas necesitan de algo que les d una estructura, que las haga

interactuar de forma integrada, interrogantes que solo pueden ser respondidas con fuerzas, fuerzas que las

hacen mantener un orden, algunas que incluso ya han sido mencionadas.

Entre estas fuerzas fundamentales tenemos 4, las cuales desempean papeles muy especficos y

son: la fuerza gravitacional que permite la interaccin entre partculas de masa y de la configuracin a

escala macroscpica del universo (aunque esta an no tiene cabida dentro del modelo estndar), la

interaccin o fuerza nuclear dbil que es la responsable de la desintegracin de ciertas partculas

inestables, como aquellos procesos en los que algunas partculas se descomponen en otras ms ligeras y

adems genera algunos procesos radiactivos, fuerza nuclear fuerte que hace interactuar a los nucleones,

mantienen el ncleo unido y por consiguiente es la responsable de la estabilidad de toda la materia en el

universo y la fuerza electromagntica que genera la interaccin entre las partculas con carga elctrica y

por extensin, todas las reacciones qumicas (y fenmenos biolgicos)

Un parmetro esencial para la clasificacin de las partculas es su "spin" o momento angular

intrnseco. La clasificacin spin de las partculas determina la naturaleza de la distribucin de energa en

una coleccin de las partculas. Las partculas de spin entero obedecen a la estadstica de Bose-Einstein,

mientras que los de spin semi-entero se comportan de acuerdo a las estadsticas de Fermi-Dirac. Fermiones

de spin semi-entero se ven limitadas por el principio de exclusin de Pauli, mientras que los bosones de

espn enteros no lo son. El electrn es un fermin con espn electrnico medio.

Debido a esta limitacin en la distribucin de energa segn la clasificacin que dicta su spin y el

principio de exclusin de Pauli a esta gran estructura, debi tomarse por una serie de consideraciones, en

particular para eliminar la contradiccin con lo antes mencionado, es decir que dos partculas que sean

fermiones no pueden ocupar el mismo estado teniendo los mismos nmeros cunticos (o propiedades),

fue introducido el concepto de color del quark. Se debe entender el color como una carga que,

contrariamente a la carga elctrica que slo posee dos valores (positiva o negativa), en este caso existen

tres cargas de color. Se indica, por tanto que cada quark puede existir en tres formas coloreadas: amarilla,

azul y roja (sealemos que la mezcla de estos colores da el color blanco nulo). De esta manera los quarks

que forman el protn (up-up-down) tienen coloraciones diferentes y el principio de Pauli no se infringe.

Para explicar la antimateria formada por el mismo tipo de antiquarks se les dio una carga de color o

simplemente color complementario (anticolores), los que sumados con colores base dan colores nulos.

El hecho de que los electrones son fermiones es fundamental para la acumulacin de la tabla

peridica de los elementos, ya que slo puede haber un electrn para cada estado en un tomo (slo un

electrn para cada posible conjunto de nmeros cunticos). La naturaleza fermionicade electrones

tambin gobierna el comportamiento de los electrones en un metal a temperaturas bajas, donde todos los

estados de baja energa se llenan hasta un nivel llamado la energa de Fermi; y es que afirmaciones como

estas, son las que les dan aplicabilidad al modelo estndar para quienes no estn familiarizados con la

fsica, o para quienes desean entender ms all sobre el gran universo de la fsica de las partculas; el hecho

de las fuerzas existentes que hacen interactuar a estas partculas elementales, son las que les dan base a

todos los eventos que observamos alrededor. Entender y darle forma establecida y consolidada al modelo

estndar, permitira infinitos avances en la investigacin cientfica, ya que se conocera la matriz de todos

los procesos qumicos, biolgicos, fsicos, bioqumicos, electroqumicos, teniendo en cuenta que se

conocera en su totalidad (o lo permitira en un futuro) el comportamiento de los electrones, su interaccin

con otros compuestos, elementos, partculas; optimizando los procesos energticos, permitiendo el

desarrollo de la nanotecnologa, abriendo as caminos para nuevas teoras y modelos que permitan una

mayor comprensin de fenmenos que puedan ocurrir en la doble capa elctrica y que inevitablemente

generara avances en salud, ambiente, comunicaciones. La comprensin de la estructura de la materia es

precisamente uno de los aspectos bsicos que la Fsica puede brindarle a las dems ciencias. El hecho de

saber que los tomos estn hechos finalmente de quarks y leptones y ellos forman la estructura bsica de

la materia ordinaria, permitir obtener respuestas fundamentales sobre el comportamiento del

universo, su gnesis, cmo evoluciona y cual sera su final.

Bibliografa

http://www.particleadventure.org/

http://www.solociencia.com/fisica/particulas-elementales-fisica-particulas.htm

Fsica Universitaria. Volumen 2. Young, Freedman

La Frontera de la Fisica de Particulas. El modelo Estandar. Alberto Casas, Instituto de Fisica Teorica

Madrid.

El modelo Estandar de la Fisica de Particulas. Marco Antonio Moreira. Instituto de Fisica UFRGS. Porto

Alegre, Brasil.