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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 1/2 (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 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
FamiliasNombreSímboloNombreSímbolo
1a electrón e up u
neutrino e νe down d
2amuon μ charm c
neutrino μ νμ strange s
3atau τ top t
neutrino τντ bottom b
Partículas fundamentales del SM

Por otro lado el SM considera la existencia de tres interacciones fundamentales entre los fermiones:

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 gaugeBosón Símbolo Fuerza relativa
Electromagnética U(1) fotón γαem = 1/137
Débil SU(2) bosones intermedios W±, Z0αweak = 1.02 · 10-5
Fuerte SU(3) gluones (8 tipos) g αs(MZ) = 0.121
Interacciones descritas por el Modelo Estándar junto con los grupos gauge y los bosones asociados a cada una de ellas. En la columna de la izquierda se representan las constantes fundamentales que indican la fuerza relativa de cada interacción.

Referencias

Fuentes empleadas y notas