El modelo estándar tiene que ver con las partículas elementales que componen la materia y las fuerzas electromagnética, fuerte y débil con que interactúan, excluyendo la fuerza de gravedad, y por lo tanto no la podemos considerar entonces como una teoría completa de la materia.
Según el modelo estándar, la materia se compone de dos tipos de partículas fundamentales: los leptones y los quarks. El electrón, uno de los constituyentes elementales del átomo, pertenece a la familia de los leptones. En cambio, el protón y el neutrón, constituyentes del núcleo atómico, están formados por quarks.
Para Moreno (2012), el modelo estándar se puede describir de la siguiente manera:
El modelo permite explicar la estructura de la materia a nivel subatómico.
Las partículas que constituyen el mundo microscópico se dividen en dos categorías: partículas que forman la materia y partículas que transmiten fuerzas.
Las partículas materiales se dividen en dos clases: leptones y quarks, que se asocian formando tres grupos o familias en cada caso (up/down, charm/strange, top/bottom para los quarks ; electrón y su neutrino, muón y su neutrino y tauón y su neutrino para los leptones).
De las tres familias de leptones, tan solo forma parte de la materia ordinaria la familia compuesta por el electrón y su neutrino. De las tres familias de los quarks, solo la primera familia (quark up y quark down) forman parte de los protones y neutrones. Las otras familias de partículas están formadas por partículas que sólo se producen en procesos de muy alta energía en los aceleradores de partículas.
Fig. 1 Partículas elementales
El protón y el neutrón no son partículas elementales, sino que cada uno de ellos está formado por tres quarks. El protón está formado por dos quarks up y un quark down, mientras que el neutrón está formado por dos quarks down y un quark up.
De acuerdo a la Física, existen cuatro fuerzas fundamentales: la fuerza gravitatoria, la fuerza electromagnética, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil. Cada una de ellas se transmite gracias a una o varias "partículas portadoras".
Fig. 2 Fuerzas y partículas
El modelo estándar no contempla la fuerza gravitatoria, que es precisamente la fuerza que nos resulta más cotidiana en el día a día. Sin embargo, sí permite explicar el resto de fuerzas.
La fuerza electromagnética actúa sobre todas las partículas con carga eléctrica. Es trasmitida por el fotón.
La fuerza nuclear débil es responsable de procesos de desintegración radiactiva, por ejemplo, la emisión beta. Se transmite gracias a tres partículas fundamentales denominadas W+ ,W-y Zo.
Actualmente se cree que a altas temperaturas, la fuerza nuclear débil y la fuerza electromagnética se unifican dando lugar a una misma interacción denominada fuerza electrodébil.
La fuerza nuclear fuerte es la que mantiene unidos a los quarks en los nucleones (protones y neutrones) y a su vez mantiene unidos a los nucleones en el núcleo atómico, confiriéndole su característico carácter compacto. Es trasmitida por ocho partículas fundamentales denominadas gluones g (del inglés glue, pegamento).
Fig. 2 Glúon
Los leptones sólo interaccionan entre sí mediante fuerzas débiles y/o electromagnéticas.
Los quarks, sin embargo, interaccionan por cualquiera de las tres fuerzas indicadas.
La Física actual busca una teoría más amplia que el modelo estándar. Una teoría que dé una descripción completa, unificada y consistente de la estructura fundamental del universo. Se trata de la Teoría de cuerdas, que integra también la interacción gravitatoria. A la partícula portadora de la intención gravitatoria se la ha denominado gravitón, aunque todavía no se ha detectado su existencia experimentalmente.
Video: Teoría de las cuerdas
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