10 diciembre 2008

Los Leptones ¿que son?




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Los leptones son partículas consideradas como fundamentales en la nueva tabla de partículas elementales. Históricamente jugaron un papel muy importante en la construcción del llamado Modelo Estándar de las Partículas elementales y actualmente existe evidencia experimental acerca de ellas que está abriendo camino en el futuro de la Física de Altas Energías y que prometen dar nuevas sorpresas.

El nombre proviene del griego "leptos" que significa pequeño. La primera partícula de este tipo que se encontró fue el electrón cuya masa, por ejemplo, es aprox. dos mil veces mas pequeña que el protón. A finales de los años treinta se descubrieron los rayos cósmicos (partículas muy energéticas que provienen del espacio extrerior) y con ellos evidencia de que existía una partícula muy similar al electrón, con la misma carga pero 200 veces más pesado, y que en unos cuantos microsegundos decaía en un electrón (mas dos neutrinos: el neutrino del muon y el antineutrino del electron).

A éste "electrón pesado" se le dio el nombre de muón. El tiempo que tarda una partícula antes de decaer y convertirse en otras es conocido como vida media. Entonces, sólo la vida media y la masa distinguen a un muón de un electrón. En 1975 se encontró el que parece ser el último de los leptones cargados, conocido como "tau" y que es 3600 veces más pesado que el electrón, con la misma carga y una vida media pequeñísima.

El neutrino es pues una partícula que al carecer de carga eléctrica es un excelente representante de la interacción débil. Éstas partículas pueden atravesar toneladas de material sin sufrir la mas mínima perturbación. Son "fantasmas" que atraviesan la materia.


La idea de cómo interactúan las partículas es muy simple: imagina que ves a dos tenistas desde una altura considerable. Observarás que ambos jugadores se mueven de manera muy curiosa y al parecer sin razón alguna. A medida que te acercas a los jugadores, verás que entre ellos intercambian un pelota que es la responsable de que se muevan de la manera que liste anterioremente.

De similar forma, las partículas interactúan intercambiando una partícula entre ellas, a la cual llamamos bosón intermediario. Para la interacción fuerte los intermediarios son los gluones (del inglés "glue": pegamento), para la débil, los bosones W y el Z y para la electromagnética, el fotón. Siguiendo con la analogía, nuestros tenistas se pueden agrupar en dos bandos: los hadrones y los leptones.

Los primeros son principalemente sensibles a la interacción fuerte, y los leptones a la débil. Los hadrones a su vez están formados por otras partículas conocidas como quarks (además de gluones y otras partículas virtuales) y hasta ahora no se ha encontrado estructura interna en los leptones.

Para hacer una comprobación de lo anterior, un detector que fuera sensible no sólo a neutrinos del electrón sino también a neutrinos del muón o del tau sería muy útil. Dicho detector se construyó en Canadá y se llama SNO (Sudbury Neutrino Observatory).

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