De Qué Está Hecha la Materia

A priori y sin darle demasiadas vueltas, todos diríamos que la materia está hecha de átomos, de hecho, la palabra átomo proviene del griego y significa indivisible. Pero ya sabemos, desde 1911, que el átomo está compuesto de un núcleo formado por bariones, que son partículas elementales conocidas comúnmente como protones y neutrones. Y que además este núcleo está rodeado de una nube de leptones comúnmente llamados electrones, y todo ello claro está, en distinta combinación dependiendo del tipo de átomo. Así que la materia visible, la materia ordinaria, está formada por una combinación de bariones y leptones.

Tanto los bariones como los leptones forman parte de una familia de partículas elementales conocida como fermiones y constituyen, aunque parezca extraño, el único tipo de materia que sobrevivió al Big Bang. Se cree que puede haber otro tipo de materia exótica con una masa de alta energía, que pudo no haber sobrevivido a los inicios del Universo.

Leptones

Los leptones son fermiones fundamentales a priori indivisibles, formados por sí mismos. Existen 6 leptones y sus correspondientes anti-leptones: Electrón (partícula) y Positrón (su antipartícula) Muón (y anti-muón) Tau (y anti-tau) y 3 neutrinos asociados a cada uno de ellos: electrón-neutrino, muón-neutrino, tau-neutrino y sus correspondientes antipartículas. (La antipartícula es la antimateria).

Bariones

Pero sin embargo, los bariones sí son divisibles ya que están formados por 3 quarks en distintas combinaciones, siendo los bariones más famosos, los núcleos de los átomos: los protones y los neutrones. A este tipo de partícula formada por 3 quarks también se la denomina Hadrón y al igual que los leptones están sujetos al Principio de Exclusión de Pauli (este principio dice que no puede haber dos fermiones con un número cuántico idéntico, o están formados por 3 quarks o por 1 leptón o por 5 hipotéticos pentaquarks o incluso más), es decir, son partículas anti-simétricas. La súper-simetría supuestamente dejó de existir a los pocos instantes del Big Bang.

Quarks

Existen 6 quarks denominados por su sabor además de sus 6 anti-quarks:

Up (arriba)

Down (abajo)

Charm (encanto)

Strange (extraño)

Top (cima)

Bottom (fondo)

Fueron nombrados así por la necesidad de llamarlos de una manera fácil de recordar y usar. Las variedades extraño, encanto, fondo y cima son muy inestables y de alta energía, y se desintegraron una fracción de segundo después del Big Bang, aunque los físicos de partículas pueden recrearlos y estudiarlos en los aceleradores de partículas como el CERN. Las variedades arriba y abajo sí se mantienen, y son junto a los leptones, los componentes básicos o ladrillos de la materia. Así pues, el núcleo de un átomo está formado por protones que a su vez están formados por 2 quarks arriba y 1 abajo y neutrones formados por 2 quarks abajo y 1 arriba. Pero además los quarks se distinguen por colores.

Debido al Principio de Exclusión de Pauli, los quarks dentro de un barión como un neutrón o un protón, deben conservar anti-simetría. Así que cada quark además de tener un sabor tiene 3 colores que coinciden con los colores fundamentales: rojo, verde y azul, y que generan otro número cuántico interno para que pueda hacerse esa combinación anti-simétrica. (Si hay dos quarks up, uno es rojo y otro verde).  Se le llama carga de color y tiene que ver con la forma en que cada trío de quarks, intercambia entre sí gluones (que son las partículas hipotéticas que los mantienen unidos por la fuerza nuclear fuerte). Es por eso que se suele decir que existen 18 tipos de quarks, 6 con sabor y cada uno con 3 colores. Y lo mismo para los anti-quarks.

Por debajo de quarks y leptones supuestamente hay cuerdas que vibran en múltiples dimensiones y dependiendo de cómo vibren son quarks arriba o abajo o un leptón o un gluón o un fotón…

Y después de intentar explicar de forma sencilla de qué está hecha la materia y soltaros este rollo, os dejo con la parte romántica de la ciencia ya que ante todo, la Física es Poesía Aplicada.

"En lo muy pequeño se halla la esencia de las cosas, un lugar extraño, con cierto encanto, que no es ni la cima de la culminación , ni el fondo del abismo, podría ser arriba o abajo pero es solo la esencia infinita de la materia."