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”.
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{ 23 } Comentarios
“[...]Dentro de los bariones, el protón es un barión[...]“. Será dentro de los hadrones; ¿no? Saludos, y enhorabuena por los artículos
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.”
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.
“”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.
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
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!!!!!.
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.”
EternalVyruz,
Corregido, ¡gracias! Éste es, con mucho, el artículo con más errores que he escrito. Qué se le va a hacer…
Interesante…
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.
el articulo no está muy claro..:(
¿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”.
¿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?
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.
Bueno, si el protón está formado por 2 quarks up y 1 down, entonces el antiprotón esta formado por 2 antiup y 1 antidown?
@ kevin,
Sí
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?
Desde el artículo anterior me perdí con el concepto de la paridad. ¿Por qué es necesaria para explicar el comportamiento las antipartículas?
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”
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…
Pablo, pues no lo sé, yo lo veo perfectamente…
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
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.
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[...] (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 [...]
[...] cargadas, el cual trabaja con haces de partículas. Estas supone acelerar y colisionar los haces de protones y estudiar el resultado de las [...]
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