Partícula subatòmica

De Viquipèdia
Salta a la navegació Salta a la cerca

Una partícula subatòmica és una unitat bàsica constituent de la matèria que per si sola no conserva les propietats d'un element químic. Poden formar part dels àtoms, que sí que conserven aquestes propietats. Les partícules subatòmiques poden ser elementals o compostes. Les partícules subatòmiques acostumen a ser: protons, neutrons i electrons. Aquestes partícules són el primer grau de complexitat que existeix avui en dia.

La idea de partícula subatòmica va estretament lligada al concepte històric d'àtom. Segons la definició original de Demòcrit, un àtom era indivisible, per tant era impossible que existissin les partícules subatòmiques. Els primers treballs de química moderna van associar a àtom una nova definició, no com a unitat indivisible sinó com a unitat química, de manera que aquests àtoms podien estar formats per altres elements, les partícules subatòmiques. Inicialment eren l'electró, el protó i el neutró, i tenien el caràcter de partícula elemental. Posteriorment, es van descobrir noves partícules subatòmiques, i aparegueren noves hipòtesis i teories sobre quines són o poden arribar a ser les partícules elementals.

Classificació[modifica]

D'acord amb la seua composició[modifica]

Les partícules subatòmiques poden ser compostes, si són fetes d'altres partícules, o elementals, en cas contrari.

En el model estàndard les partícules elementals són:[1]

Totes aquestes partícules han estat descobertes experimentalment; les descobertes més recents han estat el quark cim (1995), el neutrí tauònic (2000) i el Bosó de Higgs (2012).

Diverses extensions del Model Estàndard prediuen l'existència del gravitó i moltes altres partícules elementals, però no han estat descobertes a hores d'ara (2019).

Hadrons[modifica]

Pràcticament totes les partícules compostes contenen diversos quarks (antiquarks) units per gluons (amb alguna excepció com ara el positró i el muó). Les partícules compostes per menys de 5 quarks reben el nom d'hadrons. A causa de la propietat anomenada confinament de color els quarks no es troben mai isolats sinó com a components dels hadrons. Els hadrons es classifiquen d'acord amb el nombre de quarks (incloent-hi els antiquarks) en

  • barions, que contenen un nombre imparell de quarks (gairebé sempre 3), com ara els protons i els neutrons
  • mesons, amb un nombre parell de quarks (gairebé sempre 2: un quark i un antiquark), com ara els pions i els kaons

Llevat del protó i el neutró, els hadrons són inestables i es desintegren en altres partícules en microsegons.

Els protons són compostos per dos quarks u i un quarks d; en canvi, els neutrons són compostos per dos quarks d i un quark u.

By statistics[modifica]

The Standard Model classification of particles

Qualsevol partícula subatòmica pot ser classificada com a bosó (si té espín enter) o com a fermió (si té espín semienter).

En el Model Estàndard, tots els fermions elementals tenen espín 1/2 i es divideixen en quarks que tenen càrrega de color i, per tant, senten la interacció nuclear forta, i en leptons que no en tenen. Els bosons elementals inclouen els bosons de gauge (fotó, bosons W i Z, gluons) amb espín 1 i el bosó de Higgs, que és l'única partícula elemental amb espín zero.

La teoria prediu que el gravitó té espín 2; però no és part del Model Estàndard. Algunes extensions, com ara la supersimetria, prediuen l'existència d'altres partícules elementals amb espín 3/2; tanmateix, no se n'ha descobert cap encara (2019).

D'acord amb les lleis per a determinar l'espín de les partícules compostes, els barions (3 quarks) tenen espín 1/2 o 3/2 i, en conseqüència, són fermions; per contra, els mesons (2 quarks) tenen espín enter sia 0 o 1 i, per tant, són bosons.

D'acord amb la massa[modifica]

En relativitat especial l'energia d'una partícula en repòs és igual a la seua massa multiplicada pel quadrat de la velocitat de la llum, E = mc2. És a dir, la massa es pot expressar en funció de l'energia i viceversa. Si una partícula es troba en repòs en algun sistema de referència, aleshores té massa en repòs positiva i diem que és massiva.

Totes les partícules compostes són massives. Els barions tendeixen a tenir massa més gran que els mesons, que, al seu torn, tendeixen a tenir més massa que els leptons; nogensmenys, el leptó més massiu (el leptó tau) té més massa que els dos barions més lleugers. D'altra banda, totes les partícules amb càrrega elèctrica són massives.

Totes les partícules sense massa són elementals. S'hi inclouen el fotó i el gluó, malgrat que aquest no pot estar isolat.

Referències[modifica]