El Tamiz

Ignora lo accesorio, atesora lo esencial

Esas maravillosas partículas - El protón

En la tercera entrega de esta serie (después de hablar del electrón y el positrón) vamos a centrarnos en otra partícula “normalita”: el protón.

En primer lugar, el protón no es una partícula elemental. Recuerda cómo, al hablar del electrón, ya dijimos que algunas partículas que suelen llamarse elementales no lo son - el protón es una de ellas. Unos párrafos más abajo veremos qué hay “dentro”.

A pesar de que hoy sabemos que el protón no es una partícula fundamental, puede clasificarse igual que hicimos con el electrón, dependiendo de sus características. Una vez más, vamos con nombres exóticos:

Al igual que el electrón, el protón es un fermión, es decir, no puede haber dos protones en el mismo estado cuántico. En otras entradas hablaremos de los bosones, que se comportan de manera muy diferente y son los responsables de las interacciones entre las partículas materiales. Los fermiones son los que componen la materia que conocemos, de ahí que tanto el electrón como el protón sean fermiones.

Además, el protón es un hadrón. Esto quiere decir que se ve afectado por la fuerza nuclear, que es la que mantiene unidos a los protones y los neutrones en el núcleo de los átomos. Si no fuera por ella, estas partículas nunca estarían juntas (los protones se repelerían por tener carga del mismo signo) y no existirían los átomos. Otros hadrones son los neutrones y los mesones.

Dentro de los hadrones, el protón es un barión, es decir, está formado por tres quarks, como el neutrón…y aquí es donde llegamos a la verdadera naturaleza no elemental del protón.

Aunque dedicaremos una entrada (probablemente la siguiente) a los quarks, baste decir por ahora que un protón se compone de tres quarks (como el neutrón), que le confieren sus propiedades. Los que componen el protón son dos quarks arriba y un quark abajo…sí, suena raro pero ésos son los nombres: recuerda cuando dijimos que la carga “positiva” y “negativa” era arbitraria. Como quarks hay bastantes, hacen falta más de dos nombres y los físicos se han inventado éstos tan imaginativos.

De modo que, si pudieras ver un protón “por dentro”, verías tres quarks unidos unos a otros por la fuerza nuclear fuerte. Si sumas la masa de los tres quarks obtienes, por supuesto, la masa observada del protón, y si sumas sus cargas eléctricas (2/3 de la carga del electrón para los quarks “arriba” y -1/3 para el quark “abajo”) obtienes 2/3 + 2/3 - 1/3 = 1, es decir, la carga eléctrica del protón (que es opuesta a la del electrón).

Curiosamente, la Teoría de Gran Unificación (que es un modelo teórico que unifica las fuerzas electromagnética y nuclear) predice que el protón no es una partícula estable…debería desintegrarse al cabo del tiempo (el electrón, por ejemplo, es estable de acuerdo con la misma teoría).

Sin embargo, nadie ha visto hasta ahora la desintegración de un protón en otras partículas. De hecho, los experimentos realizados hasta el momento han demostrado que, si el protón al final resulta ser inestable, su vida media debe ser al menos de 1035 años…¡cuatrillones de veces más que la edad del Universo!

De modo que puede que los protones se desintegren, pero que aún no haya dado tiempo a que muchos lo hayan hecho, de modo que no hemos visto a ninguno desintegrarse en otras partículas porque el Universo sea demasiado joven aún…¿no es fascinante?

También puede ser que los protones sean estables y la Teoría de Gran Unificación esté equivocada. De hecho, la otra predicción observable “fácilmente” de la Teoría (los monopolos magnéticos) tampoco ha sido comprobada hasta ahora.

En cualquier caso, recuerda que un protón es una partícula compuesta por tres quarks, es un fermión, un hadrón y dentro de éstos un barión. El protón “siente” todas las fuerzas fundamentales: la gravitatoria, la electromagnética, la nuclear fuerte y la débil. Y, por supuesto, la existencia de los protones es la que hace que existan átomos y nosotros estemos aquí.

La antipartícula del protón es el antiprotón…no hay nombres exóticos en este caso. Y, por si te lo estás preguntando, sí: si coges un antiprotón y lo filmas en una película, le cambias la carga, pones el Universo del revés y luego la película hacia atrás, es indistinguible de un protón. La física fundamental es escalofriante y fascinante al mismo tiempo, al menos para mí. Los antiprotones fueron observados por primera vez en 1955 por Emilio Segrè y Owen Chamberlain (quienes, por cierto, recibieron el Premio Nobel en 1959 por ello).

Ya que hemos mencionado los quarks, en la próxima entrega nos dedicaremos a ellos antes de seguir con otra partícula “normal”.

Ciencia, Esas maravillosas partículas, Física

38 comentarios

De: Cesar
2007-05-26 15:57:01

"[...]Dentro de los bariones, el protón es un barión[...]". Será dentro de los hadrones; ¿no?
Saludos, y enhorabuena por los artículos ;-)

De: cruzki
2007-05-26 16:01:14

esta frase no tiene mucho sentido ¿verdad?" Los fermiones son los que componen la materia que conocemos, de ahí que tanto el electrón como el protón sean bosones - otros fermiones son el electrón o el neutrón."

De: Pedro
2007-05-26 16:23:42

Cesar, cruzki - Gracias por las dos correcciones. Juro que cuando releí el artículo para encontrar errores mi cerebro pasó sobre esos dos sin pestañear. "Qué claridad, qué exactitud en los términos" me decía mi cabeza. "No hay la más mínima posibilidad de un fallo".Están los dos errores corregidos, y mi cabeza golpeada.

De: kaliban
2007-05-26 17:09:30

""el protón [...] es un fermión, dentro de ellos un hadrón y dentro de ellos un barión""
Esto es incorrecto, el hadrón no es un subclase de los fermiones, es un clasificación diferente. De hecho hay muchos hadrones que no son fermiones, sino bosones (todos los mesones, de hecho).
Salvo este desliz, que supongo corregirás enseguida el artículo es tan interesante como los demás. Te seguiré leyendo.

De: Pedro
2007-05-26 17:15:42

kaliban,Tienes toda la razón, y de hecho menciono los mesones como ejemplo de los hadrones (y sé que son bosones)...intentando poner la clasificación en forma de árbol (para que sea más fácil de recordar) he metido la pata hasta el fondo. Ya está corregido.Es el tercer error estúpido en este artículo, y me lo releí dos veces después de escribirlo. ¡Frustración! Esperemos que el próximo sea menos patético.En cualquier caso - gracias a todo el mundo, de este modo los errores no duran mucho y otros lectores pueden ver la versión correcta :)

De: Nikolai
2007-05-28 04:52:21

en hora buena, estaba de viaje y cuando llegue ya estaban corregidos asi que no me he confundido mas de lo usual.El asunto de los quarks va a estar de pelos!!!!!.

De: EternalVyruz
2007-06-02 20:11:47

Creo que esto no sea correcto"si coges un protón y lo filmas en una película, le cambias la carga, pones el Universo del revés y luego la película hacia atrás, es indistinguible de un protón."

De: Pedro
2007-06-02 21:39:25

EternalVyruz,Corregido, ¡gracias! Éste es, con mucho, el artículo con más errores que he escrito. Qué se le va a hacer...

De: BigfooTsp
2007-12-06 18:47:31

Interesante...


De: Mekeo
2008-05-15 20:54:45

Me pregunto como coj... han hecho los experimentos para dar una media de vida a los protones de 10^35 años . Son mas frikis que yo , que envidia !
Una vez más, fascinante.


De: estefania
2008-05-22 21:02:03

el articulo no está muy claro..:(


De: chamaeleo
2008-06-19 18:26:14

¿Es cierto que "la suma de masa de los 3 quarks (por separado) dan la masa del protón" junto?

Lo que está entre paréntesis no lo has escrito, pero es un poco lo que se sobreentiende al leer la frase.

Yo creo que pasa algo parecido a los núcleos atómicos, que la suma de la masa de los protones y neutrones antes y después de la fisión/fusión no coincide, puesto que una parte de la masa es en concepto de fuerza nuclear.

Si es así, quizás sería más correcto decir ago así como "la masa de los 3 quarks EN CONJUNTO dan la masa del protón".


De: dnL
2008-09-15 07:47:57

¿Eso quiere decir que si la "Teoría de Gran Unificación" esta en lo cierto, podría llegar algún momento en un futuro muy lejano, en el cual el universo entero podría evaporizarse?


De: Caetera :: Los cacharros majaretas :: October :: 2008
2008-10-05 01:28:01

[...] (también lo son los neutrones y los mesones). Pero no se sabe si vive mucho o una eternidad. Aquí lo cuentan muy bien. Y así de paso nos enteramos de qué quieren colisionar en el Gran [...]


De: MA. DE LOS ANGELES.
2008-11-14 19:01:38

HOLA. ESCRITO UN POCO APENADA PORQUE NO ESTABA MUY ENTERADA AL RESPECTO. SOY UNA PERSONA DE 58 AÑOS QUE QUERIENDO INVESTIGAR QUE ES EL BOSON DE HIGGS HA DESCUBIERTO TU PÁGINA. LA ENCUENTRO FASCINANTE. TE FELICITO Y ESPERO QUE A PESAR DE MI EDAD, SIGA APRENDIENDO SOBRE ESTO QUE ES MARAVILLO. GRACIAS.


De: kevin9410
2008-11-23 05:04:05

Bueno, si el protón está formado por 2 quarks up y 1 down, entonces el antiprotón esta formado por 2 antiup y 1 antidown?


De: Pedro
2008-11-23 10:38:41

@ kevin,

Sí :)


De: HECTOR GONZALEZ SAEZ
2009-11-10 23:37:20

Felicitaciones, por dar un explicacion con amor a todos los que , como yo nos hemos topado con tu pagina. Y para la M de los Angeles , ud tiene 58 años y todavia quiere aprender segun comenta , pero Animo recien empieza el conocimiento en todos nosotros, y quien sabe que despues de muertos todavia sigamos aprendiendo desde la antimateria?


De: Mickivt
2010-08-10 00:30:05

Desde el artículo anterior me perdí con el concepto de la paridad. ¿Por qué es necesaria para explicar el comportamiento las antipartículas?


De: Pedro
2010-08-10 18:28:30

Mickivt, mucho me temo que no te puedo contestar en un comentario. Como algunas otras respuestas a tus preguntas, va a tener que ser "Tal vez algún día en un artículo" ;)


De: Stephen Hawking, “Dios no fue necesario para crear el universo”
2010-10-01 18:32:57

[...] cargadas, el cual trabaja con haces de partículas. Estas supone acelerar y colisionar los haces de protones y estudiar el resultado de las [...]


De: pabloalonsoc
2010-10-02 01:50:44

Pedro, en el link Stephen Hawking, “Dios no fue necesario para crear el universo” debe haber un error porque al clickear en el enlace se me ha bloqueado el ordenador dos veces y ahora me va lentísimo...


De: Pedro
2010-10-02 09:21:41

Pablo, pues no lo sé, yo lo veo perfectamente...


De: pablo alonso
2010-10-02 11:10:49

pues lo he vuelto a intentar y se me ha vuelto ha bloquear
pero no te peocupes, si no le ha pasado a nadie más será cosa de mi ordenador


De: Pedro
2010-10-02 13:18:20

Puede ser que esa página tenga algún contenido que requiera de un plugin, como flash o java, que te deje "clavado"... si le pasa a más gente, borro ese trackback y punto.


De: Patriot
2013-06-18 18:38:43

Hola Pedro,

Pasaba dándole una releida a los artículos, no me canso.

Pero me surge una duda, en la wikipedia encontré un dato un tanto curioso. copio y pego aquí:

"La masa de estos tres quarks sólo supone un 5% de la masa del protón. El resto proviene del cómputo de la energía de enlace al considerar el mar de gluones y los pares quark-antiquark que los rodean"

La verdad no se como asimilar esto. Es cierto, es mentira, las dos, ninguna? soy yo?

Gracias por tu ayuda.


De: Juan Carlos
2013-06-18 19:16:36

Pues revisando la tabla 1.1 del trackback de Hawking (no he leído el artículo completo aún), medido en "masa de protón", los tres quarks que lo constituyen formarían "solo" el 1.68% de su masa total.

Estoy más confundido aún :D


De: Niel
2014-01-07 05:02

La verdad no lo niego... es interesante... pero siempre me pregunto si es la naturaleza de las cosas nos lo complica todo o la naturaleza humana es la que todo lo complica?... por que no hacen las cosas mas faciles!!! claro debe ser por que todo tiene que comprobarse... creo que me dedicare a plantar arboles salvemos el planeta XD

De: Pi
2014-03-05 14:45

Me gustaría saber tu opinión sobre la teoria del desdoblamiento del tiempo de Garnier, Sería posible ver al ser humano como un electrón, que tiene "otro yo" que sería un positron, que es el, como tu has definido vive en sentido inverso y sería con el que nos comunicamos Uno seria onda y el otro corpusculo...

De: Óscar Urbano
2014-04-14 13:38

Puede ser que la vida media debe ser al menos de 10**35 años? DIEZ elevado a 35?

Creo que una errata de formato/estilo, pero es muy importante por que dices que la vida media de la partícula es 1035 (que es menos que la vida de Jesús)

Ya sé que voy retrasado con tu blog (el que más me gusta ) y es una entrada temprana (o tardía?) en todo caso de hace tiempo.

Es mi 2º comentario en tu blog (y en el cyberspace). No me gusta comentar cosas. Pero tu blog es muy interesante.

Sigue así.

De: Óscar Urbano
2014-04-14 13:45

"Los antiprotones fueron observados por primera vez en 1955 " Por que los científicos dieron la vuelta al universo y luego cambiaron su carga (mientras lo estaban filmando) y después vieron la película del revés.

Creo que lo voy entendiendo.

Me encanta.

De: Pedro
2014-04-14 14:07

Corregido, efectivamente, es elevado a 35. Es un error por el cambio de formato al migrar de Wordpress a Octopress, gracias :)

De: pablo
2014-04-19 02:14

Una pregunta, leí que en el sol un protón decae en un neutrón, un positrón y un neutrino electrónico. ¿Es esto mentira, o es debido a las altas energías?

De: Ditesli
2014-06-20 20:45

Hola Pedro, me gustaria que contestaras la pregunta de Patriot y aqui la cito:

"...Pero me surge una duda, en la wikipedia encontré un dato un tanto curioso. copio y pego aquí:

"La masa de estos tres quarks sólo supone un 5% de la masa del protón. El resto proviene del cómputo de la energía de enlace al considerar el mar de gluones y los pares quark-antiquark que los rodean"

Por cierto muy buen blog, estoy en el bachillerato y encontré este blog por una tarea de radiactividad. Me cuesta un poco entender algunos terminos, pero le voy agarrando la onda. Me fascinan estos temas!!! Gracias por tu ayuda. :D

De: Neti
2015-03-16 20:58

Perdona...la masa del protón no es la suma de las masas de sus quarks...el diez por ciento de la masa del protón la aporta el bidón de Higgs. Un abrazo

De: procion
2015-03-17 22:24

La mayoría de la masa de los hadrones que se forman viene de la energía del campo de color (energía y masa son lo mismo: E=mc²), y no de los propios quarks.

De: cecilio
2015-05-15 13:08

Aparte de los creados por la mano humana.¿Se han detectado protones libres en la naturaleza?. Un abrazo fuerte.

De: Grefu
2015-07-01 11:57

Hola. Os contesto como puedo. La masa del protón se compone de la suma de multitud de partículas. Los 3 quarks que le confieren la "carga" al protón son solo una pequeña parte de la suma. Hay muchos tipos de quarks y antiquarks que se anulan dentro del protón. Os dejo un video explicativo que lo aclara bastante bien: https://richarddawkins.net/2015/06/what-are-quarks-sugar-edition/

Escribe un comentario

Todos los comentarios deben ser aprobados por un moderador antes de ser publicados. Si quieres puedes usar markdown. Todos los campos son opcionales excepto el cuerpo del comentario, claro:

Nombre:
E-mail: (privado, para que aparezca tu gravatar)
Sitio web:

« Una ventana al abismo marciano Enviar artículos por correo »