El modelo estándar

El Modelo Estándar es una teoría que describe las partículas fundamentales y sus interacciones a través de tres de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza: fuerza electromagnética, fuerza nuclear débil y fuerza nuclear fuerte. Fue desarrollado a lo largo de la segunda mitad del siglo XX y es una de las teorías más exitosas de la física moderna.

El modelo incluye:

• 12 fermiones fundamentales (6 quarks y 6 leptones).
• Bosones de fuerza (fotón, gluones, W, Z).
• Bosón de Higgs.

Limitaciones del modelo estándar

Aunque es muy exitoso, el modelo estándar no explica completamente el universo. Problemas pendientes incluyen:

• La gravedad, que no está incluida en el modelo.
• La materia oscura y la energía oscura, que representan gran parte del universo pero no encajan en este marco.
• La asimetría entre materia y antimateria en el universo.

Fuerzas fundamentales en el Modelo Estándar

Fuerza electromagnética

• Mediada por: Fotón (γ).

• Alcance: Infinito.

• Actúa sobre: Partículas cargadas eléctricamente.

• Ejemplo: La atracción entre electrones y el núcleo atómico.

Fuerza nuclear fuerte

• Mediada por: Gluones (g).
• Alcance: Corto (~10⁻¹⁵ metros).
• Actúa sobre: Quarks y partículas compuestas por ellos (protones y neutrones).
• Característica: Es la fuerza más intensa y mantiene unidos los núcleos atómicos.

Fuerza nuclear débil

• Mediada por: Bosones W⁺, W⁻ y Z⁰.
• Alcance: Muy corto (~10⁻¹⁸ metros).
• Actúa sobre: Quarks y leptones.
• Ejemplo: Es responsable de la desintegración beta, crucial en las reacciones nucleares del Sol.

Gravedad (fuera del Modelo Estándar)

• No está incluida en el modelo estándar. Se cree que un bosón llamado gravitón (hipotético) sería el mediador.

Éxitos del Modelo Estándar

1. Predicción precisa: Ha permitido predecir con exactitud propiedades como la masa de partículas como el bosón W o el Higgs.
2. Unificación de fuerzas: Describe cómo la fuerza electromagnética y la débil están unificadas en la teoría electrodébil.
3. Descubrimiento experimental: Partículas como el quark top y el bosón de Higgs fueron predichas antes de su detección.

Hacia una teoría más completa

Para resolver las limitaciones del Modelo Estándar, los físicos trabajan en teorías como:

• Supersimetría: Propone la existencia de partículas "supercompañeras" para cada partícula del modelo estándar.
• Teoría de cuerdas: Sugiere que las partículas fundamentales no son puntos, sino vibraciones de cuerdas unidimensionales.
• Teorías de la gran unificación: Buscan unificar las tres fuerzas descritas en el modelo estándar con la gravedad.

Video sobre el modelo estándar