Leptones

Los leptones son partículas fundamentales que interactúan sólo a través de interacciones débiles y electromagnéticas; aun cuando la fuerza fuerte pueda ser mayor que la débil o electromagnética en muchos órdenes de magnitud, no la experimentan en absoluto. Los leptones son verdaderas partículas fundamentales; carecen de estructura interna y no se componen de otras partículas todavía más pequeñas. Cabe suponer que se trata de partículas puntuales sin dimensiones finitas. Sabemos que poseen un espín de ½ (Resnick et al. 2005).

Los leptones son muy parecidos a los quarks. La mayor diferencia que hay en ellos es que los quarks no pueden existir en solitario, sino sólo en agrupaciones de quarks, mientras que los leptones si existen por sí solos. Ello es debido a que los quarks sufren la interacción fuerte y los leptones no (Luque et al. 2009).

La palabra leptón, que significa “partícula ligera”, fue elegida para reflejar la masa relativamente pequeña de estas partículas. Existen seis leptones (cuadro 1). Se trata del electrón y el neutrino, el muón y el neutrino muónico, y el tau y el neutrino tauónico; cada uno de estos leptones tiene asociada una antipartícula, es decir, existen además seis antileptones (Tipler y Mosca, 2010).

Los neutrinos y los antineutrinos de electrón se producen en el decaimiento beta de los elementos radiactivos. También se crean en grandes cantidades durante los procesos de fusión solar; para observar los neutrinos solares y medir sus propiedades se han construido grandes detectores subterráneos (figura 1). También se producen neutrinos en las fuertes explosiones de las supernovas (Resnick et al. 2005).

El modelo estándar consideraba que los neutrinos, al igual que los fotones, careen de masa. A finales de la década de 1990, ciertos experimentos realizados utilizando el detector japonés Super-Kamiokande (Super-K) mostraron que los neutrinos emitidos por el Sol llegaban a la Tierra en cantidades mucho menores que las predichas a partir de los procesos de fusión del Sol. Este resultado podría explicarse si la masa del neutrino no fuera nula (Tipler y Mosca, 2010). Además, de acuerdo con Resnick et al. (2005), si los neutrinos tienen masa, se les permite transformarse de un tipo a otro; por ejemplo, los neutrinos de electrón en neutrinos de muón. Esta conversión, llamada oscilación de neutrinos, todavía no se observa directamente, pero se sospecha como una explicación de la reducción del número de neutrinos de electrón que nos llegan del Sol.

Según Serway (2005), tenemos tres leyes de la conservación que involucran números leptónicos, una para cada variedad de leptones. La ley de la conservación del número leptónico electrónico afirma que cuando ocurre una reacción nuclear o un decaimiento, la suma de los números leptónicos electrónicos antes del proceso debe ser igual a la suma de los números leptónicos electrónicos después del proceso.