?Hay part¨ªculas indivisibles?

La respuesta en realidad es muy simple porque nosotros a d¨ªa de hoy s¨ª que conocemos part¨ªculas indivisibles. Pero si filosofamos un poco habr¨ªa que definir qu¨¦ significa indivisible. ?Significa que no se pueden romper o que carecen de estructura interna? En f¨ªsica de part¨ªculas no solemos hablar directamente de indivisibilidad sino que hablamos de part¨ªculas fundamentales o elementales. Para nosotros son part¨ªculas fundamentales aquellas en las que a d¨ªa de hoy, es decir, con el rango de energ¨ªas que tenemos en este momento, no se ha observado ninguna estructura interna, o lo que es lo mismo, no est¨¢n compuestas por otras part¨ªculas m¨¢s peque?as. Eso son part¨ªculas fundamentales y ser¨ªan, por ejemplo, el electr¨®n y otros leptones o los quarks.

Esto que te explico es lo que hemos podido observar hasta el momento con el rango de energ¨ªas de las que disponemos. Por ejemplo, en aceleradores de part¨ªculas como el LHC (Large Hadron Collider) donde yo trabajo, usamos ¨®rdenes de energ¨ªa de teraelectronvoltios, es decir un bill¨®n de electronvoltios. Un electronvoltio (eV) es una unidad que corresponder¨ªa a la energ¨ªa necesaria para mover un electr¨®n dentro de una diferencia de potencial de un voltio. Estar¨ªamos hablando de cantidades de energ¨ªa que traducido a longitudes de onda son del orden de 10^-18 metros. Es decir podemos detectar algo tan peque?o como eso, 10^-18 metros, que realmente es tan peque?o que est¨¢ dentro de la escala subat¨®mica.

Con estas energ¨ªas tan altas lo que hacemos en el acelerador de part¨ªculas es colisionar haces de protones, estos haces de protones son part¨ªculas que no son fundamentales porque est¨¢n constituidas por otras part¨ªculas, los quarks que son los que al final colisionan entre s¨ª. Podr¨ªamos decir que con nuestro ¡°microscopio electr¨®nico de protones¡± en el LHC y los rangos de longitud de onda de los que podemos disponer en este momento no nos permiten observar una estructura interna de lo que para nosotros son las part¨ªculas elementales o indivisibles. Eso es lo que estudiamos, a lo que llamamos el modelo est¨¢ndar de f¨ªsica de part¨ªculas que explica las part¨ªculas fundamentales y sus interacciones.

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Hasta el momento s¨ª hay una serie de part¨ªculas indivisibles que son estos electrones y quarks que est¨¢n divididos en tres familias y que curiosamente no tenemos ni idea de por qu¨¦ son tres. Adem¨¢s hay mucha variedad de masas pero solo la primera familia de estas part¨ªculas, los electrones, los quarks up y los quarks down son los que forman la materia ordinaria, es decir la materia de la que est¨¢ hecho todo lo que conocemos. El resto de part¨ªculas indivisibles que hemos detectado, como los muones y otro tipo de quarks, tienen que ser creados en el laboratorio o a ra¨ªz de rayos c¨®smicos que atraviesan la atm¨®sfera y dejan este tipo de muones o de part¨ªculas que nos llegan a nosotros.

Esto es lo que conocemos a d¨ªa de hoy. Pero las personas que investigamos en f¨ªsica de part¨ªculas tenemos la puerta abierta a que cuando aumentemos el rango de energ¨ªas que utilizamos pueda descubrirse que estas que ahora consideramos indivisibles o fundamentales no lo son en realidad sino que est¨¦n compuestas por otras que todav¨ªa no podemos observar porque no contamos con la energ¨ªa suficiente. No lo sabemos. Pero igual que en el siglo XIX se pensaba que el ¨¢tomo era indivisible, nosotros ahora pensamos que el electr¨®n y los quarks lo son tambi¨¦n, aunque no podemos estar completamente seguros.

B¨¢rbara ?lvarez Gonz¨¢lez es doctora en F¨ªsica Experimental de Part¨ªculas e investigadora en la Universidad de Oviedo e ICTEA (Instituto de Ciencias y Tecnolog¨ªas Espaciales de Asturias).

Pregunta enviada v¨ªa email por Nelson Gilberto L¨®pez Eyzaguirre

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