En el mundo de la física se utilizan las partículas subatómicas para describir a las estructuras de la materia que son más pequeñas. En este caso, el átomo forma parte de estas estructuras y son los que determinan sus propiedades. Las partículas subatómicas pueden ser de muchos tipos y tienen gran importancia para entender la materia.
Por ello, vamos a dedicar este artículo a contarte todo lo que debes saber sobre las partículas subatómicas, sus características y tipos que hay.
Qué son las partículas subatómicas
A lo largo de la historia, el ser humano ha estado estudiando la materia y ha propuesto diversas teorías y métodos más o menos científicos para las partículas más pequeñas que lo componen todo.
Debido al desarrollo de la teoría cuántica, la electroquímica, la física nuclear y otras disciplinas, los diferentes modelos atómicos propuestos desde la antigüedad parecen ser formas definidas al mismo tiempo.
Por lo tanto, como todos sabemos hoy en día, el átomo es la unidad más pequeña para descubrir la materia y tiene las características de los elementos químicos, consiste en un núcleo de partículas en la mayor parte del vacío y en él se concentran las partículas más grandes. El porcentaje de su masa y otras partículas (electrones) que giran a su alrededor.
La investigación experimental sobre partículas subatómicas es ardua, porque muchas de ellas son inestables y solo se pueden observar en aceleradores de partículas. Sin embargo, se conocen bien las más estables, como son electrones, protones y neutrones.
Características principales
Los protones y neutrones se pueden subdividir en partículas más simples llamadas quarks. Las partículas subatómicas se clasifican de acuerdo con varios estándares. Por ejemplo, las partículas más famosas y estables son de tres tipos: electrones, protones y neutrones. Partículas que se diferencian entre sí por su carga (negativa, positiva y neutra, respectivamente) y su masa, o porque los electrones son elementos básicos y los dos últimos son compuestos. Además, los electrones orbitan alrededor del núcleo, mientras que los protones y neutrones constituyen el núcleo.
Por otro lado, los protones y neutrones, como partículas compuestas, pueden subdividirse en otras partículas llamadas quarks, que están conectadas por otro tipo de partículas llamadas gluones. Tanto los quarks como los gluones son partículas indivisibles, es decir, partículas elementales. Hay seis tipos de quarks: up (arriba), down (abajo), charm (encanto), strange (extrañeza), top (superior) y bottom (inferior).
De manera similar, están los fotones, que son partículas subatómicas responsables de la interacción electromagnética, y los neutrinos y bosones gauge, que son responsables de las fuerzas nucleares débiles. Finalmente, está el bosón de Higgs, una partícula descubierta en 2012, que es responsable de la masa de todas las demás partículas elementales (todo lo que compone el universo).
El comportamiento de las partículas elementales es un desafío para la ciencia. Aunque la mecánica cuántica y el modelo estándar de partículas elementales describen el marco teórico de este mundo subatómico de una manera sorprendentemente exitosa, todavía existe una teoría que puede explicar todo el comportamiento del universo, que puede conectar la mecánica cuántica con la teoría de la relatividad de Einstein. Existen algunas teorías de este tipo en la actualidad, como la teoría de cuerdas, pero su validez aún no se ha confirmado experimentalmente.
Qué partículas subatómicas conocemos
Es importante decir «conocemos» en lugar de «existen», porque hoy día los físicos continúan descubriendo cosas nuevas. Gracias al acelerador de partículas, descubrimos partículas subatómicas, que hacen que los átomos colisionen entre sí a una velocidad casi igual a la velocidad de la luz (300.000 kilómetros por segundo) mientras esperamos que se descompongan en estas partículas subatómicas.
Gracias a ellos, hemos descubierto decenas de partículas subatómicas, pero se estima que hay cientos más por descubrir. Las partículas tradicionales son protones, neutrones y electrones, pero a medida que avanzamos, descubrimos que están formadas por otras partículas subatómicas más pequeñas. Por tanto, se clasifican según sean partículas subatómicas básicas o partículas subatómicas compuestas.
Partículas subatómicas compuestas
Las partículas compuestas son las primeras entidades subatómicas que se descubren. Durante mucho tiempo (hasta mediados del siglo XX, se teorizó la existencia de otras personas), la gente pensó que eran la única existencia. Sin embargo, estas partículas subatómicas están formadas por la unión de partículas elementales que veremos en el siguiente punto.
Protón
Un átomo consta de un núcleo atómico compuesto por protones y neutrones y una órbita de electrones a su alrededor. Un protón es una partícula subatómica con una carga positiva mucho más grande que un electrón. De hecho, su calidad es 2000 veces superior a la de él.
Cabe señalar que la cantidad de protones determina el elemento químico. Por tanto, los átomos de hidrógeno siempre tienen protones.
Neutrón
Los neutrones son partículas subatómicas que forman el núcleo junto con los protones. Su masa es muy similar a la de un protón, aunque en este caso no tiene carga. El número de neutrones en el núcleo no determina el elemento (al igual que los protones), pero sí determina el isótopo, que es una variante más o menos estable de un elemento que pierde o gana neutrones.
Hadrón
Los hadrones son partículas subatómicas compuestas de quarks, y veremos estas partículas elementales más adelante. Para no entrar en reinos demasiado complejos, mantengamos la idea de que estas partículas mantienen unidos a los quarks debido a interacciones nucleares muy fuertes.
Electrón
El propio electrón ya es una partícula subatómica, porque puede existir independientemente de los átomos y no está formado por la unión de otras partículas. Es una partícula 2.000 veces más pequeña que un protón y tiene carga negativa. De hecho, es la unidad cargada más pequeña de la naturaleza.
Quark
Los quarks son parte de protones y neutrones. Hoy en día, se conocen seis de estas partículas subatómicas, pero ninguna de ellas parece existir independientemente del átomo. En otras palabras, los quarks siempre forman protones y neutrones.
Entonces, estas dos partículas subatómicas existen en función del tipo de quark que lo compone. En otras palabras, si se forma un elemento químico u otro elemento químico depende de la organización de los seis quarks. Su existencia se confirmó en la década de 1960.
Bosón
Un bosón es una partícula subatómica que explica la naturaleza de todas las interacciones básicas en el universo, excepto la gravedad. Son partículas que transmiten la fuerza de interacción entre las partículas restantes de alguna manera. Son partículas que transportan la fuerza que mantiene unidos a los protones y neutrones, la fuerza electromagnética (que une los electrones al núcleo para hacerlo orbitar) y la radiación.
Espero que con esta información puedan conocer más sobre las partículas subatómicas y sus características.