Modelo Estándar es

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Modelo Estándar
Máster universitario en formación del profesorado educación secundaria
Metodología experimental y aprendizaje de la física y la química
Álvaro Camello Lázaro
Índice
•Introducción
•Leptones
•Quarks
•Hadrones
•Bariones
•Mesones
•Fermiones y Bosones
•Fuerzas fundamentales
•Campo de Higgs
•Actualidad
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Introducción
Según Gordon Kane (2003) físico teórico de la Universida de Michigan…
... El Modelo Estándar es, en la historia, la más sofisticada teoría matemática sobre
la naturaleza. A pesar de la palabra “modelo ” en su nombre, el Modelo Estándar es
una teoría comprensiva que identifica las partículas básicas y especifica cómo
interactúan. Todo lo que pasa en nuestro mundo (excepto los efectos de la
gravedad) es resultado de las partículas del Modelo Estándar interactuando de
acuerdo con sus reglas y ecuaciones
•Partículas fundamentales: Leptones y Quarks
•Fuerzas fundamentales: Interacción electromagnética, gravitatoria e
interacción fuerte y débil
Teoría que describe las
relaciones entre las
interacciones
fundamentales conocidas y las partículas elementales que componen
toda la materia
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Leptones
Existen seis leptones conocidos agrupados en tres generaciones
Los leptones cargados interaccionan por interacción débil y electromagnética y
los neutros solo sienten la interacción débil
Los números cuánticos
leptónicos se conservan en
todas las interacciones
Ejemplo:
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Quarks
Partículas fundamentales que sienten interacción fuerte, débil y electromagnética
Los quarks no se han observado en estados libres, que tendrían carga
fraccionada. Los estados ligados de quarks se denominan hadrones
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Hadrones
Se han observado mas de doscientos estados ligados de quarks, todos ellos con carga
eléctrica entera
BARIONES
(3 Quarks)
ANTIBARIONES
(3 Anti-Quarks)
MESONES
(Quark - Anti-Quarks)
Los números cuánticos internos se conservan en interacciones fuerte y
electromagnética y no se conservan en interacciones débiles
Número Bariónico:
Carga:
6
Hadrones
Interacción fuerte:
Se conservan
Interacción débil:
No se conservan
La cromodinámica cuántica es la teoría que explica los quarks y aunque hasta
la fecha sólo se han encontrado estados ligados de 2 y 3 quarks, físicos
experimentales han presentado evidencias de partículas de 5 quarks
(pentaquarks) constituido de 5 quarks y un antiquarks.
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Fermiones o Bosones
Todas las partículas se clasifican como fermiones o bosones. La diferencia
entre ellas es debida al valor de su spin
Fermiones
•Spin fraccionario del momento
angular intrínseco en unidades de
h/2π
•Estadística de Fermi-Dirac
•Quarks, Leptones y Bariones
Partículas de materia
Bosones
•Spin entero del momento angular
intrínseco en unidades de h/2π
•Varios bosones pueden ocupar el
mismo estado cuántico
•Partículas portadoras de las
interacciones
•Quedan por descubrir el Bosón de
Gibbs y el Gravitón
Partículas de fuerza o partículas
mediadoras de la interacción
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Fuerzas fundamentales
Tenemos las partículas básicas… pero ¿cómo interactúan entre ellas?
I. gravitatoria
I. electromagnética
I. fuerte
I. débil
¿Quién transmite el mensaje?
Partículas mediadoras, partículas de fuerza o partículas virtuales
Gravitones
Fotones
Gluones
WyZ
Partículas de materia interactúan intercambiando partículas virtuales
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Campo de Higgs
“Vacio” está formado
4 fuerzas fundamentales
4 campos fundamentales
Campo
de
Higgs
Partícula mediadora
Bosón
de
Higgs
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Campo de Higgs
¿Porqué la existencia de un nuevo campo?
El modelo estándar tiene un aspecto no trivial que es que ciertos bosones intermediarios
de las interacciones (W+, W -, Z0) tienen masa, y los otros (fotones y gluones) no tienen
Un nuevo campo, cuyo mínimo de energía no corresponde al campo nulo,
produce cierta ruptura de simetría de forma que los bosones y fermiones
acoplados a dicho campo adquieran masa (al menos a energías bajas)
Las interacciones de las partículas con este campo provoca que adquieran masa
A más interacción con el campo Higgs más masa
Fotones no interaccionan
con el campo de Higgs
Los quarks “top” lo hacen
muy intensamente
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Actualmente
ATLAS y CMS son detectores de propósito general designados para "ver" un amplio
rango de partículas y fenómenos en el colisionador de hadrones LHC
La partícula de Higgs no es directamente medida en los detectores porque
decae de inmediato a otras partículas más ligeras aún así…
Son resultados preliminares pero el
pico que aparece en la figura parece
indicar la existencia de un bosón
Nivel de confianza de 5-sigma y con
una masas de ~126,5 GeV
Dado que la experimentación
ha sido dirigida sobre la base
de la física del bosón de Higgs,
esto es un indicio muy fuerte
de que se puede estar ante el
hallazgo de dicha partícula
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Bibliografia
• http://www.lhc-closer.es/2/6/1/0
•https://www.youtube.com/watch?v=I3jtzXr69GY
•http://www.i-cpan.es/media/Poster_Particulas.pdf
•http://www.if.ufrgs.br/~moreira/modeloestandar.pdf
•https://www.mensa.es/amf/03marzoModeloestandarFisicaparticulas.pdf
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