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Pildorazo de Partículas Elementales XII: Comparativa de interacciones

Fuerte

Bosón mensajero ->  gluones (hay 8 distintos) g

Intensidad ->  1

Constante de acoplo ->  \alpha_S\approx 100\alpha

Alcance en metros -> 10^{-15}m

Tiempo promedio de un proceso mediado por  la interacción fuerte -> 10^{-23}s

Débil

Bosón mensajero ->   W^+, W^-, Z^0

Intensidad ->  10^{-7}

Constante de acoplo ->  \alpha_W\approx 4\alpha

Alcance en metros -> 10^{-18}m

Tiempo promedio de un proceso mediado por  la interacción fuerte -> 10^{-15}s

Electromagnética

Bosón mensajero ->  fotón \gamma

Intensidad ->  10^{-2}

Constante de acoplo ->  \alpha=1/137

Alcance en metros -> \infty

Tiempo promedio de un proceso mediado por  la interacción fuerte -> 10^{-6}s

Es curioso que la constante de acoplo de la interacción débil es mayor que la de la electromagnética, pero su intensidad es menor.  Esto puede parecer una contradicción pero no lo es, el secreto está en que los bosones mensajeros de la interacción débil son muy pesados y el fotón no tiene masa en reposo.

Pildorazo de Partículas Elementales XI: Interacciones entre Partículas

Suponemos que las interacciones se pueden describir teóricamente de acuerdo con los principios de la mecánica cuántica y la relatividad especial.

Estas interacciones, también llamadas acoplamientos, se caracterizan por una intensidad, o probabilidad de ocurrencia, que se codifica en un parámetro que se denomina constante de acoplo.

Electromagnetismo:

  • Se acopla a partículas cargadas.
  • La constante de acoplo electromagnética, representada por \alpha, es un número pequeño del orden de 1/137.  Esto indica que las interacciones electromagnéticas son relativamente débiles (fuerte sería si la constante de acoplo fuera del orden de 1).
  • El bosón intermediario de la interacción es el fotón \gamma.  Su masa en reposo es nula.
  • El alcance de la interacción es infinito.

Interacción Débil:

  • Es la interacción que cambia el tipo (sabor) de las partículas.
  • Tenemos una constande de acoplo llamada \alpha_W.
  • Puede cambiar el tipo de leptones y el tipo de quarks.
  • Tenemos tres bosones mensajeros W^+, W^- y Z^0.  Su peso ronda unas 100 veces el peso del protón.
  • Por lo tanto su alcance es corto.

Interacción Fuerte:

  • Las partículas fundamentales que sienten la interacción fuerte son los quarks.
  • Los hadrones son agrupaciones de quarks.
  • Los quarks tienen una carga fuerte, denominada color. (Es la característica que les permite acoplarse a la interacción fuerte).
  • Los bosones involucrados son los gluones, que son de masa nula.
  • La dinámica del color es complicada y explica por qué los gluones no tienen un alcance infinito.
  • La constante de acoplo es \alpha_s

Es normal que utilicemos un lápiz para escribir sobre cuántica y relatividad

 

Esta entrada se va a presentar a la XXI edición del Carnaval de Física. En esta ocasión el Carnaval está hospedado en el blog:  La vaca esférica.  La temática sugerida versaba sobre aspectos de física moderna, especialmente cuántica, relatividad y física nuclear.  Hemos elegido por lo tanto una entrada donde cuántica y relatividad se presentan de un modo sorprendente. Vamos a hablar del grafeno.

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