Cierto día me encontraba en un paseo familiar y de repente uno de mis hermanos me lanzó una canica, me pareció muy peculiar debido a que dentro de ella parecía tener otra esfera. Entonces me quedé viendo el curioso objeto y en un punto me llegué a preguntar, ¿de qué están hechas las canicas?, más aún… algo más profundo: ¿Cuáles son los componentes fundamentales de la materia?
Sabía la respuesta a esta cuestión: eran los átomos, estos átomos eran los responsables de crear la materia que conocemos y son muy, muy pequeños, el átomo más pequeño es del elemento uno de la tabla periódica: el Hidrógeno (H) cuyo tamaño es de m (0,0000000001 m). Sin embargo esta era una respuesta muy general, en realidad un átomo en sí está conformado por tres partículas en específico: el protón, neutrón y electrón; los dos primeros los podemos encontrar en el núcleo del átomo y el electrón es el que orbita este núcleo. El modelo del átomo es muy similar a cómo los planetas giran al rededor del sol, con el sol como el núcleo de éste.
Ya de por sí es poco imaginable saber las escalas tan pequeñas que conforman todo lo que podemos tocar, sin embargo, más sorprendente aún es saber que existe algo más pequeño que conforma la materia: las partículas elementales. Estas partículas son llamadas así porque no se pueden dividir en partes más pequeñas. De las tres partículas que conforman el átomo, sólo el electrón es una partícula elemental. Mientras que los protones y neutrones son conformados por otras partículas, las elementales. Veamos a continuación cuáles son estas partículas:
Quarks
Esta clase de partículas elementales no se encuentran en la materia de forma aislada siempre tendrán otros quarks junto. Actualmente se sabe que existen seis tipos de quarks conocidos divididos en tres generaciones dependiendo del orden en que fueron confirmados, de la primera generación tenemos al primer par de quarks: Quark arriba y Quark abajo; en la segunda generación: Quark encanto y Quark extraño; tercera generación: Quark cima, Quark fondo.
Los protones y los neutrones están formados por 3 quarks que se combinan de manera que producen una carga entera, por ejemplo, el neutrón está formado de un quark “arriba” y dos quarks “abajo”, por el contrario, el protón está formado de un quark “abajo” y dos quarks “arriba”, con todo eso se puede decir que el núcleo del átomo está formado a base de quarks unidos.
Leptones
A diferencia de los quarks, los leptones pueden encontrarse aislados, pero igual que los quarks, existen 6 leptones comprobados, éstos son: el electrón, el muon, el tau (siendo estos dos últimos más masivos que el primero) y tres neutrinos asociados a cada uno de ellos (neutrino electrónico, neutrino tauónico y neutrino muónico).
Los leptones más difíciles de identificar son los neutrinos debido a que estas partículas eran consideradas “partículas fantasma” ya que no se identificaba su interacción con la materia por lo que dificultaba su detección; inclusive se llegaron a considerar partículas sin masa hasta que se demostró lo contrario, sí poseen pero es muy pequeña por lo que su interacción con la materia en general es débil.
Sabiendo ahora cuáles son los bloques fundamentales de la materia sólo resta preguntarnos, ¿qué fuerzas mantienen unidas estas partículas? En general, las cuatro fuerzas que rigen la naturaleza son la fuerza nuclear débil, fuerza nuclear fuerte, fuerza de gravedad y la fuerza electromagnética. Las dos primeras son las que afectan a las partículas elementales: la fuerza nuclear fuerte es la que mantiene a las partículas unidas en un átomo, por ejemplo; y la fuerza nuclear débil es la responsable de ciertos tipos de radioactividad natural que se da cuando se desintegra un átomo (es en sí la fuerza que se requiere para separar las partículas).
Imagen: CPAN
Pero, ¿qué son estas fuerzas y cómo actúan? Hasta hace relativamente poco tiempo se supo que estas fuerzas se transmiten por medio de otras partículas a las que se denominaron bosones, estos bosones son en sí los portadores de las fuerzas de interacción que surgen del intercambio de partículas. Hasta ahora se han logrado identificar 4 bosones en el modelo cuántico estándar: fotón (presente en la fuerza electromagnética), gluon (presente en fuerza nuclear fuerte), bosón Z y bosón W (estos dos últimos presentes en la fuerza nuclear débil).
Como vemos, son extensas y complicadas las partes que conforman el mundo cuántico siendo el presente artículo una breve introducción a este maravilloso tema que es sin duda otro universo que hay hasta en el objeto más simple como una canica; asombra también considerar que constantemente se proponen nuevas partículas que probablemente sean demostradas pronto y alargan más y más nuestra lista, lo que me hace preguntarme, ¿cuál será el constituyente final de toda la materia existente?, ¿será el mismo para la materia oscura?
