Fundamentos de la Física de Partículas: Simetrías, Gluones y Clasificación
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Simetrías y Partículas en el Modelo Estándar
Mientras que las partículas de un mismo multiplete de SU(2) serían idénticas si no fuese por los efectos de las interacciones electromagnética y débil, las partículas de SU(3) no lo serían. Esta simetría está rota por la propia interacción fuerte.
Los Gluones y la Interacción Fuerte
Los gluones son las partículas mediadoras de la interacción fuerte. Existen 8 gluones y es posible predecir su número: sabiendo el grupo de simetría del cual deriva la interacción fuerte (SU(3)), sabemos que el número de partículas mediadoras de la interacción será igual al número de generadores infinitesimales del grupo. No tienen masa, tienen espín 1 y su alcance es de 1 F.
- La primera reacción se produce por interacción fuerte (así es como se descomponen las resonancias bariónicas), por lo que el tiempo de vida de Σ* será del orden de los 10⁻²³ s.
- La segunda reacción se produce por interacción débil (vemos que no se conserva la extrañeza), por lo que el tiempo de vida de Σ será de 10⁻¹⁰ s.
Propiedades del Fotón y Teoría Gauge
Un fotón debe tener espín entero por ser un bosón. Sabemos que tiene espín 1, lo cual tiene sentido si se piensa que se representa como un cuadrivector, que transforma como la representación con S = 1 del grupo de Poincaré. Al ser una partícula sin masa, se puede demostrar, utilizando nociones de teoría de grupos, que su tercera componente (en realidad aquí trabajamos con la helicidad, que es la proyección del espín sobre la dirección del movimiento) sólo puede tomar valores -S y S, es decir, -1 y 1.
Espín semientero (S = 1/2): campo espinorial.
Se puede demostrar que, dada la teoría gauge, el número de campos de interacción coincide con el número de generadores infinitesimales del grupo frente al que se presenta la simetría.
Clasificación de Partículas Elementales
- Leptón: No se ve afectado por la interacción fuerte, tiene espín semientero. Existen seis: electrón, muón, tau y sus respectivos neutrinos. Son partículas elementales.
- Hadrón: Siente la interacción fuerte y están compuestos de varios quarks. Se divide en:
- Mesones: Espín entero, compuestos de un quark y un antiquark (bosones), como los piones.
- Bariones: Espín semientero, compuestos de tres quarks (fermiones), como los nucleones.