Como hemos visto, el átomo está formado por partículas: protones, neutrones y electrones.
Pero… ¿estas partículas son indivisibles?
Si pudiéramos aumentar el tamaño de un protón a nuestro gusto, veríamos que a su vez está formado por otro tipo de partículas. Estas partículas se llaman quarks. Aunque existen en total seis tipos de estas partículas, vamos a hablar solamente el quark up y el quark down, que, combinándose, forman el protón y el neutrón. Lo mismo ocurriría con el neutrón. La diferencia es que la proporción entre quarks up y down es la inversa.
Estas partículas reciben el nombre de partículas elementales, ya que no están compuestas por otras. Por otro lado, el electrón no está formado por otras partículas. Es por tanto también una partícula elemental. En la siguiente animación podemos hacernos una idea de las dimensiones de estas partículas de las que estamos hablando:
¿Alguna vez te has preguntado: qué es lo que mantiene unidas a estas partículas? Todas estas partículas interaccionan entre sí de distintas formas. Seguramente nos resultan familiares la fuerza gravitatoria y la fuerza electromagnética, pero cuando hablamos de átomos y partículas subatómicas, existen interacciones más importantes: la interacción nuclear fuerte y la interacción nuclear débil. La que, sin duda, nos resulta más familiar, es la interacción gravitatoria. Estamos acostumbrados a que las cosas se caigan al suelo, y tenemos mucho cuidado con no tropezarnos, ¡sabemos qué ocurriría a continuación! Partamos de este hecho tan cotidiano para reflexionar acerca de las interacciones. La imagen siguiente también nos resulta familiar. La manzana cayéndose debido a la atracción de la Tierra, siguiendo lo que nosotros diríamos que es una línea recta, y, si no tuviera impedimentos, llegaría hasta el centro de la Tierra.
La interacción gravitatoria es siempre atractiva, y se manifiesta a grandes distancias.
Una masa mayor, como la del Sol, ejercerá una influencia que se percibe a mayor distancia todavía, y es este campo gravitatorio el responsable de la gran cantidad de cuerpos celestes atrapados en órbitas alrededor de nuestra estrella. Otro modelo para representar esta interacción a distancia, es suponer que, asociado a un campo, hay una partícula o cuanto que se intercambia continuamente entre los cuerpos que están interaccionando. En el caso del campo gravitatorio, esta partícula recibe el nombre de gravitón (aunque todavía no ha sido descubierta). La interacción electromagnética también nos resultará muy familiar, ya que es la que se produce entre cargas o entre imanes. Podríamos razonar de igual forma que en el caso de la interacción gravitatoria y sacar conclusiones similares.
La interacción electromagnética se produce mediante el intercambio de partículas llamadas fotones.
Lo que más nos interesa en este contexto de las interacciones gravitatoria y electromagnética, es sobre todo que tengamos una idea intuitiva de interacción, campo y partícula asociada a ese campo. Recordad que el objetivo final es comprender qué es el campo de Higgs y la partícula asociada a dicho campo: el bosón de Higgs. Pero, ¿qué fuerza es la responsable de mantener unidos a los protones y neutrones formando un átomo?
Las partículas asociadas a esta interacción reciben el nombre de gluónes (glue: pegamento).
La interacción nuclear débil, de muy corto alcance, es la responsable de mantener, entre otras cosas, unidas las partículas que forman los neutrones y los protones. Esta interacción se produce mediante el intercambio de partículas llamadas bosones W y Z. El ejemplo más ilustrativo es el de la llamada desintegración beta, en la que un neutrón se convierte en un protón:
Ideas fundamentales:
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