PARTICULAS PARTICULAS SUBATÓMICAS EN EL SUBATÓMICAS EN EL

UNIVERSOUNIVERSO

Química 2º BachilleratoQuímica 2º BachilleratoOctubre 2016Octubre 2016

Mamen EscuderoMamen Escudero

Desde la física se plantean preguntas en dos ámbitos: Desde la física se plantean preguntas en dos ámbitos: lo infinitamente pequeño y lo infinitamente grandelo infinitamente pequeño y lo infinitamente grande

¿De qué está hecha la ¿De qué está hecha la materia?materia?

La materia en sus dimensiones más La materia en sus dimensiones más pequeñaspequeñas

FISICA DE PARTÍCULASFISICA DE PARTÍCULAS

¿Cómo es el Universo?¿Cómo es el Universo?La materia en sus dimensiones más La materia en sus dimensiones más

grandesgrandes

COSMOLOGÍACOSMOLOGÍA

Las respuestas se estudian desde el modelo estándar

Estos dos ámbitos, dos fronteras aparentemente opuestas, se Estos dos ámbitos, dos fronteras aparentemente opuestas, se relacionan si pensamos en la historia del universo. relacionan si pensamos en la historia del universo. En cosmología, según la teoría del Big Bang, si miramos hacia atrás, En cosmología, según la teoría del Big Bang, si miramos hacia atrás, el universo cada vez está mas comprimido, más caliente, donde las el universo cada vez está mas comprimido, más caliente, donde las partículas tienen mucha energía… Nos acercamos, por tanto, a la partículas tienen mucha energía… Nos acercamos, por tanto, a la física de partículasfísica de partículas

Modelo estándar de partículas: fundamentalesModelo estándar de partículas: fundamentales

Básicamente existen dos tipos de Básicamente existen dos tipos de partículas fundamentalespartículas fundamentales

Se caracterizan por valores de Se caracterizan por valores de masa, carga y spin.masa, carga y spin.

Materiales (fermiones): Materiales (fermiones): Leptones y quarks. Spin Leptones y quarks. Spin fraccionariofraccionario

De interacción (bosones). Spin De interacción (bosones). Spin enteroentero

Partículas materiales: leptones y quarksPartículas materiales: leptones y quarkstres generacionestres generaciones

Cada familia consta de dos Cada familia consta de dos quarks y dos leptones.quarks y dos leptones.

La primera consta de las La primera consta de las partículas que forman partículas que forman prácticamente toda la prácticamente toda la materiamateria

Las otras dos son similares a la Las otras dos son similares a la primera con la diferencia primera con la diferencia de que tienen más masa. de que tienen más masa. Más inestables. Se Más inestables. Se desintegran rápidamente desintegran rápidamente en las de la primeraen las de la primera

Partículas materiales: partículas y antipartículasPartículas materiales: partículas y antipartículas

Cada partícula (materia) Cada partícula (materia) presenta una presenta una antipartícula antipartícula (antimateria), idéntica (antimateria), idéntica en masa y de carga en masa y de carga opuestaopuesta

Partículas de interacción: bosonesPartículas de interacción: bosones

El bosón de HiggsEl bosón de Higgs

El campo de Higgs es un campo escalar (no tiene El campo de Higgs es un campo escalar (no tiene dirección, que “llena el vacío”dirección, que “llena el vacío”

La masa de las partículas elementales es una La masa de las partículas elementales es una manifestación de sus interacciones con el campo de manifestación de sus interacciones con el campo de Higgs. Una partícula de mayor masa interacciona más Higgs. Una partícula de mayor masa interacciona más con el campo de Higgs que una de menor masa.con el campo de Higgs que una de menor masa.

Esto conlleva la predicción de una partícula, el bosón Esto conlleva la predicción de una partícula, el bosón de Higgs. Recientemente descubierta en el CERN. de Higgs. Recientemente descubierta en el CERN.

Premio nobel 2013 (Brout fallecido en 2011-Englert y Premio nobel 2013 (Brout fallecido en 2011-Englert y Higgs)Higgs)

Modelo estándar de partículas: Modelo estándar de partículas: No fundamentales. HadronesNo fundamentales. Hadrones

BarionesBariones:: unión de tres quarks (o antiquarks) unión de tres quarks (o antiquarks)

Mesones:Mesones: unión de un quark y un antiquark unión de un quark y un antiquark

Los Los hadroneshadrones son partículas no fundamentales, ya que son partículas no fundamentales, ya que están formados por agrupaciones de quarks. están formados por agrupaciones de quarks.

Hay dos tipos:Hay dos tipos:

HadronesHadrones La carga eléctrica es siempre un número entero: la suma de las cargas

de los quarks que lo componen

Sólo una pequeña parte de la masa de un hadrón es debida a los quarks que contiene ( poco más del 1 %). La mayor parte proviene de la energía de interacción entre los quarks.

Masa y energía son equivalentes : E = mc2

Hadrones: protones y neutronesHadrones: protones y neutrones

PROTÓNPROTÓN

Carga del protón= Carga del protón= carga u(+2/3) + carga u(+2/3) + carga d(-1/3) = +1

masa del protón: masa del protón: 938,3 MeV/c2

2mu (3 MeV/c2) + md (6 MeV/c2) = 12 MeV/c2

NEUTRÓNNEUTRÓN

Carga del neutrón = Carga del neutrón = carga u(+2/3) + carga d(-1/3) + carga d(-1/3) = 0

Masa del neutrón: Masa del neutrón: 939,6 MeV/c2

mu (3 MeV/c2) + 2md (6 MeV/c2) = 18 MeV/c2

Datos recogidos de la presentación de Begoña Arribas

El estudio del universo. Cosmología El estudio del universo. Cosmología El Big Bang.El Big Bang. Era de la radiación: momento inicial, inflacción, “sopa primigenia de Era de la radiación: momento inicial, inflacción, “sopa primigenia de

particulas elementales”, formación de protones y neutrones, formación particulas elementales”, formación de protones y neutrones, formación de átomos (H y He)de átomos (H y He)

Era de la materia, universo transparente: formación de estrellas y Era de la materia, universo transparente: formación de estrellas y galaxias, nucleosíntesis estelargalaxias, nucleosíntesis estelar

La gravedad se interpreta desde la teoría de la relatividad La gravedad se interpreta desde la teoría de la relatividad general de Einstein, como una deformación de espacio-general de Einstein, como una deformación de espacio-tiempo. Las masas son capaces de deformar la estructura tiempo. Las masas son capaces de deformar la estructura del vacío (el tejido espacio-tiempo) a su alrededor, de forma del vacío (el tejido espacio-tiempo) a su alrededor, de forma que al pasar cerca otros objetos masivos desvíen su que al pasar cerca otros objetos masivos desvíen su trayectoria, no puedan describir una línea recta. Esta idea trayectoria, no puedan describir una línea recta. Esta idea dota de estructura al espacio vacío. Permite su dinámica. dota de estructura al espacio vacío. Permite su dinámica. Permite entender porqué el Universo se expande.Permite entender porqué el Universo se expande.

La interacción gravitatoria de objetos muy masivos es La interacción gravitatoria de objetos muy masivos es fundamentalmente la que regula el universo como un todo. fundamentalmente la que regula el universo como un todo. Es la interacción que no está incluida, precisamente, en el Es la interacción que no está incluida, precisamente, en el modelo estándar….aún.modelo estándar….aún.

El estudio del universo. CosmologíaEl estudio del universo. Cosmología

Modelo estándar: CosmologíaModelo estándar: Cosmología

Origen y evolución del UniversoOrigen y evolución del UniversoBig BangBig Bang

ComposiciónComposición¿¿De qué está hecho?De qué está hecho?Aproximadamente un 4% de la toda la Aproximadamente un 4% de la toda la

materia que conocemosmateria que conocemosAlrededor de un 96% de lo que no Alrededor de un 96% de lo que no

conocemos (22% materia oscura y conocemos (22% materia oscura y 74% de energía oscura74% de energía oscura

Inflación cósmicaGran unificación. Teoría del todo

¿¿Por qué unas partículas tienen masa y otras no?¿Qué ha sido de la antimateria?

¿De qué está formada la materia oscura?¿Qué es la energía oscura?

………..

Aún queda mucho por investigar…..Aún queda mucho por investigar…..

En este enlace puedes encontrar vídeos de conferencias muy interesantes del En este enlace puedes encontrar vídeos de conferencias muy interesantes del Instituto de Física teórica (ift)Instituto de Física teórica (ift)

https://www.youtube.com/user/IFTMadridhttps://www.youtube.com/user/IFTMadrid Documental historia del universo:Documental historia del universo:

https://www.youtube.com/watch?v=pA5Vutdqv7Qhttps://www.youtube.com/watch?v=pA5Vutdqv7Q Conferencia El Color de la Fuerza: Quarks y Gluones (Margarita García Pérez)Conferencia El Color de la Fuerza: Quarks y Gluones (Margarita García Pérez)

https://www.youtube.com/watch?v=AMj-IegX1CE&t=1161shttps://www.youtube.com/watch?v=AMj-IegX1CE&t=1161s

El Modelo Estándar de la Física de Partículas (primera parte) [HD]El Modelo Estándar de la Física de Partículas (primera parte) [HD] https://www.youtube.com/watch?v=Ick4_XRC9oQ&t=57shttps://www.youtube.com/watch?v=Ick4_XRC9oQ&t=57s El Modelo Estándar de la Física de Partículas (segunda parte) [HD] El Modelo Estándar de la Física de Partículas (segunda parte) [HD]

https://www.youtube.com/watch?v=QSHqin8GsJI&t=1772shttps://www.youtube.com/watch?v=QSHqin8GsJI&t=1772s

Para aprender mucho mas…...Para aprender mucho mas…...

FuentesFuentes Conferencias IFT 2015 Conferencias IFT 2015

https://www.youtube.com/watch?v=xaIp2jeeiZMhttps://www.youtube.com/watch?v=xaIp2jeeiZM

http://particulasenlamateria.blogspot.com.es/http://particulasenlamateria.blogspot.com.es/ https://www.i-cpan.es/eshttps://www.i-cpan.es/es http://muyinteresantespain.blogspot.com.es/2012/12/toda-la-vida-http://muyinteresantespain.blogspot.com.es/2012/12/toda-la-vida-

que-nos-rodea-se-reduce-4.html#.WBh7hvrhDccque-nos-rodea-se-reduce-4.html#.WBh7hvrhDcc https://www.youtube.com/watch?v=Ick4_XRC9oQ&t=57shttps://www.youtube.com/watch?v=Ick4_XRC9oQ&t=57s https://www.youtube.com/watch?v=QSHqin8GsJI&t=1772shttps://www.youtube.com/watch?v=QSHqin8GsJI&t=1772s

Presentación física de partículas de Begoña ArribasPresentación física de partículas de Begoña Arribas

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