<\/p>\n
El ME es una teor\u00eda que fue enunciada a los finales de los a\u00f1os sesenta y, hasta ahora, comporta bastante \u00e9xito desde el punto de vista experimental. En sus principios medulares describe las tres fuerzas no gravitacionales que cohabitan en la naturaleza: la fuerza subat\u00f3mica fuerte, la subat\u00f3mica d\u00e9bil, y electromagn\u00e9tica. Se trata de una teor\u00eda consistente; sin embargo, m\u00e1s de una \u00abarbitrariedad\u00bb ha sido necesario aceptar. Tiene diecisiete par\u00e1metros libres, como por ejemplo, las constantes de acoplamiento, el espectro de masa fermi\u00f3n<\/a>ica, etc., cuyos or\u00edgenes no son f\u00e1ciles de entender te\u00f3ricamente.<\/p>\n Para que el ME cumpla con sus funciones predictivas es necesario postular la existencia de una masiva part\u00edcula escalar llamada bos\u00f3n<\/a> de Higgs<\/a>, la cual, todav\u00eda, no ha sido posible observar experimentalmente, pero no se pierden las esperanzas.<\/p>\n Ahora bien, cuando se habla de hacer trabajos en energ\u00edas superiores a las t\u00edpicas del ME, o sea, de alrededor de 100 GeV, m\u00e1s de un modelo se encuentra al alcance para posibles generalizaciones del ME consistentes con la correspondiente informaci\u00f3n experimental. Entre ellos, podemos mencionar los siguientes: modelos con dos dobletes de Higgs<\/a>, modelos con simetr\u00edas izquierda-derecha, sistemas compuestos, m\u00e9todos lagrangianos, efectivos, supersimetr\u00eda<\/a>, teor\u00edas supergravitatorias, grandes teor\u00edas unificadas (GTU), etc.. Los tres primeros de los nombrados son consistentes a una escala de energ\u00eda algo m\u00e1s all\u00e1 de la escala de Fermi<\/a> (240 GeV) -llamadas tambi\u00e9n extensiones min\u00edmales-, los restantes se extienden de manera natural hasta la escala de Planck (1.019 GeV).<\/p>\n De todas maneras, nos corresponde se\u00f1alar que el \u00abmodelo est\u00e1ndar\u00bb de la interacci\u00f3n de part\u00edculas subat\u00f3micas, en general, y pese a lo precedentemente mencionado, ha gozado de un grado bastante amplio de aceptaci\u00f3n. Ha sido bastante exitoso desde un punto de vista experimental: ning\u00fan experimento lo contradice en sus fundaciones medulares. El modelo en s\u00ed, viene a ser una teor\u00eda relativista del campo cu\u00e1ntico en la que los cuantos se denominan quarks<\/a>, leptones<\/a> y gluones<\/a>: un conjunto de part\u00edculas fundamentales. Lo describir\u00e9 con detalle en esta secci\u00f3n y algunas siguientes de forma secuencial, pero, de momento, \u00e9sta es la idea b\u00e1sica en su esencia.<\/p>\n LAS FUERZAS DE LA NATURALEZA<\/p>\n Una Visi\u00f3n Cosmol\u00f3gica.<\/p>\n El n\u00facleo del reino de la teor\u00eda cosmol\u00f3gica est\u00e1 formado por cuatro fuerzas conocidas de la naturaleza: gravedad, electromagnetismo, y las fuerzas subat\u00f3micas fuerte y d\u00e9bil. Conocidas colectivamente como fuerzas de campo, el cuarteto difiere fundamentalmente de las familiares fuerzas mec\u00e1nicas de la experiencia cotidiana.<\/p>\n La noci\u00f3n ordinaria de fuerza implica un agente tangible que act\u00faa directamente sobre alg\u00fan objeto, como en el caso de un tractor atado a un remolque. El tractor tira; el remolque se mueve. Los f\u00edsicos explican la gravedad y las dem\u00e1s fuerzas de campo de otra manera. La ca\u00edda de una manzana no es el resultado de una fuerza mec\u00e1nica transmitida por la Tierra a trav\u00e9s de alguna invisible cadenita. En vez de ello, la manzana se mueve debido a su interacci\u00f3n con el campo gravitatorio local creado por la masa de la Tierra.<\/p>\n El campo es gravedad; en cada punto del espacio existe una magnitud que puede ser medida en t\u00e9rminos de la fuerza que ejerce sobre un objeto situado all\u00ed. El campo gravitatorio de la Tierra, por ejemplo, es m\u00e1s d\u00e9bil en la cima de una monta\u00f1a que en el fondo de un oc\u00e9ano. El movimiento de un objeto a trav\u00e9s de un campo crea una compleja situaci\u00f3n. Por ejemplo, cuando una part\u00edcula cargada atraviesa un campo electromagn\u00e9tico, induce cambios en el campo. El campo alterado, a su vez, somete a la part\u00edcula (y a otras bajo su influencia) a niveles de fuerza constantemente variables.<\/p>\n Los f\u00edsicos clasifican esta intrincada din\u00e1mica recurriendo (como ya lo hemos mencionado anteriormente) a expresiones matem\u00e1ticas llamadas ecuaciones de campo, los apuntalamientos de las teor\u00edas de fuerza. Puesto que estas ecuaciones tambi\u00e9n hacen posible calcular caracter\u00edsticas anteriores de un campo, son valios\u00edsimas para los cosm\u00f3logos. Siguiendo el rastro de las interacciones de materia y campos de fuerza, los te\u00f3ricos pueden dibujar cuadros mucho m\u00e1s exactos del universo tal como era en su infancia.<\/p>\n<\/blockquote>\n Los f\u00edsicos han podido reconocer en la naturaleza cuatro interacciones fundamentales: la interacci\u00f3n subat\u00f3mica fuerte, la d\u00e9bil que provocan la desintegraci\u00f3n de los n\u00facleos at\u00f3micos y de las part\u00edculas cu\u00e1nticas, la fuerza electromagn\u00e9tica<\/a> y la gravedad. El Modelo Est\u00e1ndar, tal como ya lo se\u00f1alamos, aborda tres de estas cuatro fuerzas, la electromagn\u00e9tica, la d\u00e9bil y la fuerte. (La gravedad, que es con mucho la fuerza m\u00e1s d\u00e9bil, y que entra\u00f1a el problema, hasta ahora no resuelto, de una teor\u00eda cu\u00e1ntica que la explique, se excluye expl\u00edcitamente). En el ME, cada una de estas tres fuerzas act\u00faa mediante una serie de part\u00edculas cu\u00e1nticas denominadas gluones<\/a>, que son cuantos de un campo de medida de Yang-Mills<\/a>. La interacci\u00f3n fuerte act\u00faa mediante una serie de ocho \u00abgluones<\/a> coloreados\u00bb, la d\u00e9bil mediante una serie de \u00abgluones<\/a> d\u00e9biles\u00bb llamados W y Z, y la electromagn\u00e9tica mediante el fot\u00f3n<\/a>, la part\u00edcula de luz, que es tambi\u00e9n un glu\u00f3n<\/a>. Todos estos gluones<\/a> interact\u00faan con una serie de part\u00edculas denominadas quarks<\/a> y leptones<\/a>. Los leptones<\/a> se caracterizan porque s\u00f3lo interact\u00faan con los gluones<\/a> d\u00e9biles y el fot\u00f3n<\/a> y no lo hacen con los gluones<\/a> coloreados de las interacciones fuertes. Los quarks<\/a> interact\u00faan con los tres grupos de gluones<\/a>, pero predominantemente con los gluones<\/a> coloreados de interacci\u00f3n fuerte. Los gluones<\/a> hacen que los quarks<\/a> y los leptones<\/a> \u00abse peguen\u00bb. Sin gluones<\/a>, el universo se despegar\u00eda, se desintegrar\u00eda. Ser\u00eda un gas de quarks<\/a> y leptones<\/a> sin interacci\u00f3n y no ser\u00eda nada interesante.<\/p>\n El modelo est\u00e1ndar integra limpiamente dos teor\u00edas relativistas del campo cu\u00e1ntico, por una parte, la cromodin\u00e1mica cu\u00e1ntica<\/a>, una teor\u00eda de campo de quarks<\/a> que interact\u00faan con los gluones<\/a> coloreados fuertes, y, por otra, el modelo Weinberg-Salam de las interacciones d\u00e9biles y electromagn\u00e9ticas unificadas. Unidas, estas teor\u00edas de campo pueden explicar, en principio, todo lo que observamos en el mundo material, salvo la gravedad.<\/p>\n La cromodin\u00e1mica cu\u00e1ntica<\/a> describe matem\u00e1ticamente c\u00f3mo los quarks<\/a> se agrupan tan estrechamente que pasan a quedar confinados en peque\u00f1as \u00abbolsas\u00bb de modo permanente. Estos objetos bolsiformes, con los quarks<\/a> atrapados en su interior, son los hadrones<\/a>, la pinacoteca de part\u00edculas de interacci\u00f3n fuerte que se observa en los aceleradores de alta energ\u00eda de los laboratorios. Entre estos hadrones<\/a> figuran el prot\u00f3n<\/a> y el neutr\u00f3n<\/a>, que se diferencian de los dem\u00e1s hadrones<\/a> por su relativa estabilidad. Protones y neutrones<\/a> se unen para formar todos los n\u00facleos at\u00f3micos. Los n\u00facleos son, en cierto modo, sistemas de quarks<\/a> y gluones<\/a> coloreados.<\/p>\n El modelo electrod\u00e9bil unifica la teor\u00eda previa de fotones<\/a> y electrones<\/a>, llamada electrodin\u00e1mica cu\u00e1ntica, con una teor\u00eda de Yang-Mills<\/a> de las interacciones puramente d\u00e9biles, que expresa la desintegraci\u00f3n de quarks<\/a> y leptones<\/a>. Fue el primer ejemplo de una teor\u00eda del campo unificado en que dos interacciones distintas, en este caso la electromagn\u00e9tica y la d\u00e9bil, se convirtieron en s\u00f3lo manifestaciones independientes de las simetr\u00edas de campo subyacentes. Este modelo electrod\u00e9bil ha inspirado posteriores tentativas de unificaci\u00f3n de campos.<\/p>\n El lept\u00f3n<\/a> cargado estable es el electr\u00f3n<\/a>, que puede combinarse con los n\u00facleos compuestos de protones<\/a> y neutrones<\/a> para formar \u00e1tomos. Los \u00e1tomos pueden formar las estrellas, los planetas, las mol\u00e9culas y la vida. El modelo est\u00e1ndar es el primer paso de la receta para confeccionar el universo.<\/p>\n En la secci\u00f3n N\u00b04<\/a>, de este sexto cap\u00edtulo, describ\u00ed la teor\u00eda relativista del campo cu\u00e1ntico, una estructura conceptual que sirve para describir el mundo microsc\u00f3pico. La teor\u00eda de campo aporta un lenguaje general para analizar las part\u00edculas cu\u00e1nticas, la sintaxis o las normas que ha de respetar cualquier descripci\u00f3n de este g\u00e9nero. Pero asunto muy distinto es descubrir las palabras concretas (las part\u00edculas elementales que aparecen en la naturaleza) que dan contenido real a ese lenguaje. En sus investigaciones te\u00f3ricas y experimentales los f\u00edsicos han descubierto los quarks<\/a>, leptones<\/a> y gluones<\/a>, unidades de materia aparentemente irreductibles, de las que est\u00e1 compuesto todo. Estas part\u00edculas elementales encajan como palabras en la estructura conceptual del lenguaje de la teor\u00eda de campo y obedecen sus normas.<\/p>\n En resumen, podemos decir que el conjunto de part\u00edculas elementales y sus n\u00fameros cu\u00e1nticos asociados constituyen lo que hoy se llama el \u00abmodelo est\u00e1ndar<\/strong>\u00bb. Con los quarks<\/a> se arman los protones<\/a> y neutrones<\/a>, con \u00e9stos los n\u00facleos. Con electrones<\/a> y n\u00facleos se arman los \u00e1tomos, y con \u00e9stos, mol\u00e9culas, l\u00edquidos, c\u00e9lulas, las hojas de un peri\u00f3dico y muchas otras formas de materia que nos rodea.<\/p>\n Tambi\u00e9n se pueden armar objetos que no encontramos en la naturaleza, porque, si se producen, duran breve tiempo. Es el caso del positronium, un especie de \u00e1tomo de hidr\u00f3geno formado por un electr\u00f3n<\/a> y un positr\u00f3n. Pudo llamarse electronium, as\u00ed como el \u00e1tomo de hidr\u00f3geno pudo llamarse protonium. Pero las cosas se llaman como se llaman porque en alg\u00fan momento hubo que elegir…<\/p>\n Ya mencionamos en las secciones anteriores ocho<\/a> y nueve<\/a> la elevada mortalidad infantil de la antimateria en nuestro universo. Electr\u00f3n y positr\u00f3n conviven en el positronium apenas hasta que advierten que uno es el anti del otro, aniquil\u00e1ndose luego como un rel\u00e1mpago, mientras un fot\u00f3n<\/a> se escapa con la energ\u00eda para que \u00e9sta no se pierda. Es una especie de abrazo suicida, que ocurre apenas en una diezmil\u00e9sima de millon\u00e9sima de segundo. El verdadero \u00e1tomo de hidr\u00f3geno, con su electr\u00f3n<\/a> y prot\u00f3n<\/a>, es, en cambio, de larga vida, tan larga que hay algunos viejos como nuestro universo. Es estable<\/em>, decimos, mientras el positronium es inestable<\/em>.<\/p>\n No s\u00f3lo el positronium es mortal. De los sobre cien tipos de \u00e1tomo que conocemos, apenas unos ochenta existen en alguna forma estable. Mientras el cobre dura indefinidamente, por ejemplo, el plutonio que se forma en reactores nucleares permanece entre nosotros por veinticuatro mil a\u00f1os, el neptunio dura poco m\u00e1s de dos d\u00edas y el nobelio, tres minutos. Algunos \u00e1tomos llegan a la ancianidad, otros mueren (decaen<\/em>, decimos) j\u00f3venes.<\/p>\n Ya que mencionamos al nobelio, cuyo simbolo es “No”, no podemos pasar el hecho de precisar que su nombre se debe como un homenaje a Alfred Bernhard Nobel, de profesi\u00f3n ingeniero-qu\u00edmico, de estado civil soltero, inventor de la dinamita y creador del codiciado premio Nobel.<\/p>\n Pero retomando el asunto de la mortalidad de algunas especies de \u00e1tomo, corresponde llamar la atenci\u00f3n sobre un hecho que es importante. Cuando decimos que el nobelino dura tres minutos, ello implica, tan solo, una afirmaci\u00f3n estad\u00edstica. Lo anterior, implica que vale para los nobelios como conjunto en un material que los contiene, no se aplica literalmente a cada uno. No se puede afirmar que un nobelio en particular que se form\u00f3 hace 2 minutos y 59 segundos va a desintegrarse \u00a1ahora! Los tres minutos indican la duraci\u00f3n aproximada, ya que se trata de un promedio estad\u00edstico.<\/p>\n Para caracterizar la longevidad de la materia inestable se usa habitualmente el concepto de vida media<\/em>. Indica el tiempo en que la mitad de los ejemplares se desintegra. Tomamos mil \u00e1tomos de nobelio, por ejemplo, y en tres minutos, 500 han deca\u00eddo. De los 500 que quedan, un 50 por ciento se desintegra en los siguientes 3 minutos, con lo que, luego de seis minutos, quedan s\u00f3lo 250. Al transcurrir otros tres minutos quedan 125 y al cabo de los siguientes tres, 62 \u00f3 63, con igual probabilidad<\/em>. N\u00f3tese que en un mismo tiempo decae siempre la mitad de los que quedan: es la ley de disminuci\u00f3n exponencial<\/em>. Siguiendo esta regla, al cabo de un total de treinta minutos queda s\u00f3lo un \u00e1tomo sin decaer. No se piense que si partimos con cien veces m\u00e1s nobelios, cien mil en vez de mil, tambi\u00e9n quedar\u00e1 s\u00f3lo uno luego de treinta minutos. No, la ley exponencial dice que quedan cien: aumentamos en cien el n\u00famero inicial, y se aumenta tambi\u00e9n en cien el n\u00famero que queda en cada etapa.<\/p>\n El fin del positronium es la aniquilaci\u00f3n mutua entre el electr\u00f3n<\/a> y el positr\u00f3n que lo acompa\u00f1a. Obedece a la atracci\u00f3n fatal de la materia y la antimateria correspondiente. En el caso de los \u00e1tomos, formados s\u00f3lo de materia, ocurre otra cosa cuando decaen. El inestable es el n\u00facleo, y la fuerza que provoca el cambio es la fuerza d\u00e9bil, la misma que activa la metamorfosis del neutr\u00f3n<\/a>, como explicamos anteriormente. Se divide espont\u00e1neamente una o m\u00e1s veces cuando es muy masivo, hasta que alcanza alguna forma estable que no se divide m\u00e1s. El n\u00facleo de polonio (con 84 protones<\/a> y 126 neutrones<\/a>), por ejemplo, pierde dos protones<\/a> y dos neutrones<\/a>, convirti\u00e9ndose en uno de plomo (82 protones<\/a>, 124 neutrones<\/a>). El \u00e1tomo que queda no es neutro, claro, pues tiene m\u00e1s electrones<\/a> que protones<\/a>; pero aqu\u00e9llos se van pronto y dejan atr\u00e1s un \u00e1tomo de plomo com\u00fan y corriente, que es perfectamente estable.<\/p>\n En las pr\u00f3ximas secciones, intentar\u00e9 hacer una descripci\u00f3n, de cada una de las principales part\u00edculas elementales tambi\u00e9n, a veces, llamadas cu\u00e1nticas.<\/p>\n Texto extra\u00eddo de Astrcosmo<\/em><\/a><\/p>\n\n
![\"El](\"http:\/\/www.astrocosmo.cl\/imagenb\/fig02_1eng1.gif\")
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