partícula subatómica

En física , una partícula subatómica es una partícula más pequeña que un átomo . ^{[ 1 ]} Según el Modelo Estándar de la física de partículas , una partícula subatómica puede ser una partícula compuesta o una partícula elemental . Una partícula compuesta, como un protón o un neutrón , está compuesta de otras partículas, mientras que una partícula elemental, como un electrón , no está compuesta de otras partículas. ^{[ 2 ]} La física de partículas y la física nuclear estudian estas partículas y cómo interactúan. ^{[ 3 ]} La mayoría de las partículas portadoras de fuerza, como los fotones o los gluones , se denominan bosones y, aunque tienen cuantos de energía, no tienen masa en reposo ni diámetros discretos (aparte de la longitud de onda de la energía pura) y son diferentes de las partículas anteriores que tienen masa en reposo y no pueden superponerse ni combinarse, que se denominan fermiones . Sin embargo, los bosones W y Z son una excepción a esta regla y tienen masas en reposo relativamente grandes, aproximadamente de .80 GeV/ c ²  y90  GeV/ c2 ^{respectivamente} .

Los experimentos demuestran que la luz puede comportarse como un flujo de partículas (llamadas fotones ) y, al mismo tiempo, exhibir propiedades ondulatorias. Esto dio origen al concepto de dualidad onda-partícula , que refleja que las partículas a escala cuántica se comportan tanto como partículas como como ondas ; ocasionalmente se las denomina ondículas para reflejar esto. ^{[ 4 ]}

Otro concepto, el principio de incertidumbre , establece que algunas de sus propiedades, consideradas en conjunto, como su posición y momento simultáneos , no pueden medirse con exactitud. ^{[ 5 ]} Las interacciones de partículas en el marco de la teoría cuántica de campos se entienden como la creación y aniquilación de cuantos de interacciones fundamentales correspondientes . Esto combina la física de partículas con la teoría de campos.

Incluso entre los físicos de partículas , la definición exacta de partícula varía. Estos intentos profesionales de definir una partícula incluyen: ^{[ 6 ]}

• Una partícula es una función de onda colapsada.
• Una partícula es una excitación de un campo cuántico.
• Una partícula es una representación irreducible del grupo de Poincaré.
• Una partícula es algo observable.

Todas las partículas subatómicas observables tienen su carga eléctrica un múltiplo entero de la carga elemental . Los quarks del Modelo Estándar tienen cargas eléctricas "no enteras", es decir, múltiplos de 1/3 e , pero los quarks (y otras combinaciones con carga eléctrica no entera) no pueden aislarse debido al confinamiento de color . Para los bariones, mesones y sus antipartículas , las cargas de los quarks constituyentes suman un múltiplo entero de e . 

Gracias al trabajo de Albert Einstein , Satyendra Nath Bose , Louis de Broglie y muchos otros, la teoría científica actual sostiene que todas las partículas también poseen una naturaleza ondulatoria. ^{[ 9 ]} Esto se ha verificado no solo para partículas elementales, sino también para partículas compuestas como átomos e incluso moléculas. De hecho, según las formulaciones tradicionales de la mecánica cuántica no relativista, la dualidad onda-partícula se aplica a todos los objetos, incluso a los macroscópicos; aunque las propiedades ondulatorias de los objetos macroscópicos no pueden detectarse debido a sus pequeñas longitudes de onda. ^{[ 10 ]}

Las interacciones entre partículas se han estudiado durante muchos siglos, y unas pocas leyes sencillas rigen su comportamiento en colisiones e interacciones. Las más fundamentales son las leyes de conservación de la energía y del momento , que permiten calcular las interacciones entre partículas en escalas de magnitud que van desde las estrellas hasta los quarks. ^{[ 11 ]} Estos son los fundamentos de la mecánica newtoniana , una serie de enunciados y ecuaciones de Philosophiae Naturalis Principia Mathematica , publicada originalmente en 1687.

El electrón , con carga negativa , tiene una masa de aproximadamente 1/1836 de la de un átomo de hidrógeno . El resto de la masa del átomo de hidrógeno proviene del protón , con carga positiva . El número atómico de un elemento es el número de protones en su núcleo. Los neutrones son partículas neutras con una masa ligeramente mayor que la del protón. Los diferentes isótopos de un mismo elemento contienen el mismo número de protones, pero distinto número de neutrones. El número másico de un isótopo es el número total de nucleones (neutrones y protones en conjunto).

La química se ocupa de cómo el intercambio de electrones une los átomos en estructuras como cristales y moléculas . Las partículas subatómicas consideradas importantes para la comprensión de la química son el electrón , el protón y el neutrón . La física nuclear estudia cómo se organizan los protones y neutrones en los núcleos. El estudio de las partículas subatómicas, los átomos y las moléculas, así como su estructura e interacciones, requiere la mecánica cuántica . El análisis de los procesos que modifican el número y el tipo de partículas requiere la teoría cuántica de campos . El estudio de las partículas subatómicas en sí se denomina física de partículas . El término física de altas energías es prácticamente sinónimo de «física de partículas», ya que la creación de partículas requiere altas energías: solo se produce como resultado de los rayos cósmicos o en aceleradores de partículas . La fenomenología de partículas sistematiza el conocimiento sobre las partículas subatómicas obtenido a partir de estos experimentos. ^{[ 12 ]}

El término " partícula subatómica " es en gran medida un retrónimo de la década de 1960, utilizado para distinguir un gran número de bariones y mesones (que componen los hadrones ) de las partículas que ahora se consideran verdaderamente elementales . Antes de eso, los hadrones solían clasificarse como "elementales" porque se desconocía su composición.

A continuación se presenta una lista de descubrimientos importantes:

• Universidad de California: Grupo de Datos de Partículas.