Modelo estándar de física de partículas
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El Modelo Estándar (habitualmente abreviado como SM, del inglés Standard Model) en física de partículas trata de describir los fenómenos conocidos asociados al mundo de las partículas fundamentales y a sus interacciones. Uno de los pilares del modelo es la identificación de cantidades conservadas en las interacciones entre las partículas fundamentales y la relación entre estas cantidades y el espacio-tiempo o con simetrías internas.
Según el SM toda la materia conocida esta constituida de partículas de espín semientero (fermiones) clasificadas en dos grupos dependiendo de las interacciones que pueden sufrir. Así el grupo de los leptones lo forman aquellos fermiones que no sufren la interacción fuerte. El resto de los fermiones fundamentales se denominan quarks. Tanto unos como otros se agrupan en tres familias (también llamadas generaciones) y los componentes de cada una se diferencian de los del resto tan solo en la masa. En la siguiente tabla pueden verse las partículas fundamentales en el SM.
| Leptones | Quarks | |||
|---|---|---|---|---|
| Familias | Nombre | Símbolo | Nombre | Símbolo |
| 1a | electrón | e | up | u |
| neutrino e | ne | down | d | |
| 2a | muón | µ | charm | c |
| neutrino µ | nµ | strange | s | |
| 3a | tau | t | top | t |
| neutrino t | nt | bottom | b | |
Por otro lado el SM considera la existencia de tres interacciones fundamentales entre los fermiones:
- La fuerza electromagnética: Transmitida por fotones. La sufren todas las partículas con carga eléctrica.
- La fuerza nuclear débil: Responsable, por ejemplo, de la desintegración β.
- La fuerza nuclear fuerte: Actúa entre quarks y es la responsable de que éstos permanezcan unidos formando nucleones, así como de que los nucleones no se dispersen en los núcleos atómicos.
El SM no contempla la cuarta fuerza fundamental conocida de la naturaleza: la fuerza gravitatoria.
Las interacciones se describen dentro del SM por medio de teorías gauge y se manifiestan a través del intercambio de partículas de espín entero (bosones). Las dos primeras interacciones (débil y electromagnética) están parcialmente unificadas según el modelo electrodébil. No obstante la unificación de las tres fuerzas no se realiza dentro del SM, sino que se introducen tres constantes de acoplamiento (una por cada interacción). El marco matemático en el que se desarrolla el SM es la yuxtaposición de tres grupos de simetría: SU(3)C × SU(2)L × U(1)Y. En la siguiente tabla pueden verse los bosones gauge junto con las interacciones a las que están asociados y la fuerza relativa de cada una de éstas.
| Interacción | Grupo gauge | Bosón | Símbolo | Fuerza relativa |
|---|---|---|---|---|
| Electromagnética | U(1) | fotón | g | aem = 1/137 |
| Débil | SU(2) | bosones intermedios | W±, Z0 | aweak = 1,02 · 10-5 |
| Fuerte | SU(3) | gluones (8 tipos) | g | as(MZ) = 0,121 |
