Partícules

 

Col·laboració de David Jiménez per al capítol Constants universals

El diccionari català estableix per a la paraula partícula la “part petitíssima d’un cos”. El concepte partícula en física es va establir de manera formal amb el naixement de la mecànica clàssica on les partícules corresponen a l’abstracció matemàtica d’objectes massius, però puntuals. En aquest sentit, les partícules estan afectades per forces i d’igual manera poden exercir un tipus de força sobre d’altres partícules. En absència de forces externes les partícules descriuen trajectòries amb un moviment rectilini uniforme d’acord amb la primera llei de Newton i a diferència de les ones no presenten fenòmens de difracció.

Dit això, en la física contemporània les definicions anteriors de partícula s’han vist modificades i són menys restrictives, inclús ja des del debat de Newton i Huygens en el que la llum mostra propietats de partícula, però també d’ondulació, és clar que la pura definició de partícula no és del tot adeqüada. Avui en dia el concepte de partícula s’entén com una realitat puntual per a una finalitat purament pràctica que porta una quantitat discreta d’energia i amb un moment ben definit. El seu moviment és governat pels postulats de la mecànica quàntica i per tant per equacions d’ones. Així per exemple, els fotons, que són una partícula de llum, porten una quantitat discreta (paquet) d’energia. Un altre exemple seria l’electró, una partícula amb unitats discretes de càrrega i massa.

D’aquesta manera podem dir que tot el que existeix en l’univers està fet de matèria que, a la vegada, es pot descomposar en una dotzena de partícules elementals i que interactúan mitjançant quatre forces (electromagnètica, nuclear forta, nuclear dèbil i la gravetat). Els físics han identificat 12 partícules elementals i 4 interaccions com als elements bàsics a partir dels quals es pot construïr tot l’univers, incluïnt sistemes tant complexos com els éssers vius. Les partícules elementals són els objectes més simples que es poden concebre. En general no tenen parts ni es pot dividir en components més senzills, però no obstant això els experiments de col·lisions de partícules a molt alta energia han revelat que algunes partícules que es creien simples en realitat són compostes (per exemple un protó està fet de quarks).

A més de les 12 partícules elementals que serveixen per a la construcció del món material, cada una de les 4 interaccions bàsiques té associada una o varies partícules portadores de la interacció o força. També s’ha observat de l’existència de partícules elementals fetes d’antimatèria. Aquestes partícules són idèntiques a les seves corresponents partícules excepte que tenen una càrrega elèctrica de signe oposat. Cada una de les partícules de matèria es troba amb la seva corresponent partícula d’antimatèria. Aquestes s’eliminen i la seva massa en repòs es converteix en energia en forma de fotons.

Depenent del tipus d’interacció que les partícules puguin tenir, es classifiquen en dos grans grups: els quarks i els leptons. Un tercer grup el formen les partícules portadores de forces.

Entre les partícules i famílies de partícules més conegudes trobem: Barions i Mesons, Bosons i Fermions, Electró, Gluó, Gravitó, Neutrí, Leptó, Neutró, Positró, Protó o Quarks. Cada un d’ells es pot classificar dins de grups en funció del tipus d’interacció que puguin tenir, com les forces electromagnètiques, nuclears forta i dèbil o de la gravetat.

Col·laboració de David Jiménez per al capítol Constants universals