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Charla «¿Cuál es el elemento más pequeño del universo? – Jonathan Butterworth» de TED-Ed en español.
Mira la lección completa en: https://ed.ted.com/lessons/the-standard-model-of-particle-physics-jonathan-butterworth
Si tomas una taza de café, la partes a la mitad, luego partes una mitad a la mitad, y así sucesivamente, ¿dónde terminarías? ¿Podrías continuar indefinidamente? ¿O llegarías hasta unos bloques indivisibles, a partir de los cuales se construye todo? Jonathan Butterworth nos explica la teoría del modelo estándar y cómo éste nos ayuda a entender el mundo en que vivimos.
Lección de Jonathan Butterworth, dirigida por Nick Hilditch
- Autor/a de la charla: Jonathan Butterworth
- Fecha de grabación: 2018-11-15
- Fecha de publicación: 2018-11-15
- Duración de «¿Cuál es el elemento más pequeño del universo? – Jonathan Butterworth»: 306 segundos
Traducción de «¿Cuál es el elemento más pequeño del universo? – Jonathan Butterworth» en español.
Si tomas cualquier objeto ordinario, como una taza de café, y la partes a la mitad, luego partes una mitad a la mitad, y así sucesivamente, ¿dónde terminarías? ¿Podrías continuar indefinidamente? ¿O llegarías hasta unos bloques indivisibles, a partir de los cuales se construye todo? Los físicos han descubierto que la materia está compuesta de partículas fundamentales: los elementos más pequeños del universo.
Las partículas interactúan entre sí de acuerdo a una teoría denominada el «Modelo estándar».
El modelo estándar es un conjunto notable de partículas infinitamente pequeñas e indivisibles del extraño mundo cuántico.
También incluye las fuerzas que determinan cómo se mueven las partículas, cómo interactúan y se unen para dar forma al mundo que conocemos.
¿Cómo funciona? Si agrandamos los fragmentos de la taza, veremos moléculas formadas por un conjunto de átomos.
La molécula es la unidad más pequeña de cualquier compuesto químico.
El átomo es la unidad más pequeña de cualquier elemento de la tabla periódica.
Pero el átomo no es la unidad más pequeña de la materia.
Los experimentos han demostrado que cada átomo tiene un núcleo diminuto y denso, rodeado por una nube de electrones que son incluso más diminutos.
El electrón es, hasta donde sabemos, uno de los bloques fundamentales e indivisibles que construyen el universo.
Fue la primera partícula fundamental del modelo estándar que se descubrió.
Los electrones se encuentran unidos al núcleo del átomo vía electromagnetismo.
Interaccionan intercambiando partículas llamadas fotones, partículas mínimas de energía luminosa que tienen fuerza electromagnética, una de las fuerzas fundamentales del modelo estándar.
El núcleo tiene más secretos que desvelar, ya que contiene protones y neutrones.
Si bien antes se pensaba que eran partículas fundamentales, en 1968 los físicos descubrieron que protones y neutrones están formados por quarks, que sí son indivisibles.
Un protón está formado por dos quarks arriba y uno abajo.
Un neutrón formado por dos quarks abajo y uno arriba.
El núcleo se mantiene unido por la interacción fuerte, otra fuerza fundamental del modelo estándar.
Así como los fotones son portadores de fuerza electromagnética, las partículas llamadas gluones son portadores de la interacción fuerte.
Los electrones, junto a los quarks arriba y abajo, parecen ser todo lo necesario para construir átomos y describir la materia.
Sin embargo, los experimentos de físicos de partículas revelan que existen seis quarks: arriba, abajo, extraño, encanto, cima y fondo que tienen distinta masa.
Se descubrió lo mismo en relación a los electrones, que tienen hermanos más pesados denominados muón y tau.
¿Por qué existen tres y únicamente tres versiones diferentes de cada una de estas partículas? Continúa siendo un misterio.
Estas partículas pesadas solo son producidas por momentos muy breves, en colisiones a alta energía, y no pueden verse en la vida diaria.
Esto se debe a que se descomponen rápidamente en partículas más livianas.
Tal descomposición implica el intercambio de partículas portadoras, denominadas ‘W’ y ‘Z’, las cuales, a diferencia de los fotones, tienen masa.
Son portadoras de la interacción débil, la última fuerza del modelo estándar.
Esta misma fuerza permite a los protones y neutrones transformarse unos en otros, parte vital de las fusiones nucleares que se dan en el Sol.
Para observar a W y Z de forma directa, necesitaríamos colisiones a alta energía proporcionadas por un acelerador de partículas.
Existe en del modelo estándar otro tipo de partícula denominada neutrino, que solo interactúa con otras partículas a través de la interacción débil.
Billones de neutrinos, muchos generados por el Sol, nos atraviesan a cada segundo.
Mediciones de la interacción débil demostraron que hay diferentes tipos de neutrinos asociados a los electrones, a los muones y a los tau.
Todas estas partículas también tienen sus versiones antimateria, que son idénticas, pero con carga opuesta.
Las partículas de la materia y la antimateria se producen en pares en colisiones a alta energía, y se destruyen mutuamente al encontrarse.
La última partícula del modelo estándar es el Bosón de Higgs, una onda cuántica en el campo de energía del universo.
Al interactuar con este campo, todas las partículas fundamentales de la materia adquieren masa, de acuerdo al modelo estándar.
El experimento ATLAS en el Gran colisionador de hadrones estudia el modelo estándar en profundidad.
Al realizar mediciones precisas de las partículas y las fuerzas que conforman el universo, los físicos de ATLAS pueden buscar respuestas a los misterios aún no explicados por el modelo estándar.
Por ejemplo, ¿cómo encaja la gravedad en este modelo? ¿Cuál es la relación real entre las partículas portadoras y las de la materia? ¿Cómo podemos describir la «materia oscura» que compone la mayor parte de la masa del universo pero aún no se entiende del todo? Si bien el modelo estándar nos brinda una colorida explicación sobre el mundo, todavía nos queda todo un universo lleno de misterios por explorar.
https://www.ted.com/talks/jonathan_butterworth_what_s_the_smallest_thing_in_the_universe/