Definición de

Física de partículas

Física de partículas es el nombre de una disciplina enmarcada en la física cuyo objeto de estudio son los componentes de la materia, contemplando además el análisis de las interacciones que se producen entre ellos.

Esta rama científica, bautizada asimismo como física de altas energías, se encarga de hacer foco en los rasgos distintivos y los comportamientos de las partículas elementales, muchas de las cuales solo pueden ser observadas al emplear un acelerador de partículas. Así se conoce a un equipamiento que se vale de campos electromagnéticos a fin de conducir a las partículas que, tras alcanzar un nivel elevado de energía, colisionan con otros elementos.

Hoy en día, los expertos apelan al modelo estándar de partículas (tal como se denomina a una teoría cuántica de campos que se desarrolló a comienzos de los años ’70 que reconoce como constituyentes de la materia a más de diez pares de partículas junto a sus respectivas antipartículas) para segmentar a las ya mencionadas partículas elementales en dos grupos: el del fermión y el del bosón. En el primer caso, dice la teoría, el conjunto engloba al quark y al leptón y, al presentar un espín de partículas semientero, los elementos están subordinados al principio de exclusión de Pauli. La familia de los bosones, en tanto, comprende al gluón, al fotón, al gravitón (que se señala, en la mayor parte de los modelos afines a la gravedad cuántica como una partícula elemental de estilo hipotético que influye en la interacción gravitatoria) y al bosón de Higgs. Las propiedades de fermiones y bosones, consideran los especialistas en el tema, podrían tener un punto de contacto en base a una simetría de tipo hipotético señalada como supersimetría.

CERN

La Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) ha desarrollado un enorme y poderoso acelerador de partículas conocido como Gran Colisionador de Hadrones.

Si tienes solo unos segundos, lee estos puntos claves:
  • La física de partículas, en combinación con la física de astropartículas y la cosmología, nos ayuda a comprender el universo y ha tenido numerosas aplicaciones, desde el perfeccionamiento de las técnicas de diagnóstico médico hasta el desarrollo de dispositivos electrónicos.
  • Una clave para entender la física de partículas es el concepto de fuerza fundamental, que son las interacciones que tienen lugar entre las partículas subatómicas: interacción débil, interacción fuerte, interacción gravitatoria e interacción electromagnética.
  • Las investigaciones en física de partículas se realizan en centros especializados alrededor del mundo, uno de los más reconocidos es el CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear), donde han tenido lugar importantes hallazgos y colaboraciones internacionales.
  • Otros prestigiosos centros de investigación en física de partículas incluyen el Laboratorio Fermilab en los Estados Unidos, hogar del Tevatrón, y el Laboratorio SLAC (Stanford Linear Accelerator Center), que alberga el Colisionador Lineal de Stanford.
  • Entre los experimentos notables en física de partículas se destacan proyectos como el ForwArd Search ExpeRiment (FASER) para el estudio de interacciones de neutrinos de alta energía, el ALICE para el estudio de encuentros de iones pesados, y el Solenoide Compacto de Muones (CMS) para ampliar el conocimiento sobre las fuerzas del universo y la composición de la materia.

Aplicaciones de la física de partículas

La física de partículas ha ido sumando cada vez más aplicaciones gracias a los hallazgos científicos y a la innovación tecnológica.

Esta rama que ayuda a conocer en profundidad y a comprender la inmensidad que posee el universo se retroalimenta y complementa con la física de astropartículas, ámbito donde el foco se pone en investigar, por ejemplo, rayos cósmicos y neutrinos. Asimismo, se enlaza y enriquece con saberes propios de la cosmología.

También ha contribuido a perfeccionar técnicas de diagnóstico médico y al desarrollo de terapias útiles para el tratamiento de distintas patologías; ha inspirado e impulsado proyectos culturales que propician la fusión de arte y ciencia, y ha permitido la fabricación de dispositivos de índole electrónica que utilizan semiconductores, por enumerar otros logros derivados de la dedicación al progreso de la física de partículas.

Física de partículas

Los expertos en física de partículas emplean diferentes clases de aceleradores de partículas para llevar a cabo sus investigaciones científicas.

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Fuerza fundamental

Entre los conceptos que se necesitan dominar para entender más sobre física de partículas aparece la noción de fuerza fundamental. Esta expresión identifica a cada tipo de interacción que tiene como protagonistas a las partículas subatómicas.

Es posible, en este marco, diferenciar entre interacción débil (a raíz de la cual sucede la desintegración de partículas y se da inicio a un proceso de fisión nuclear), interacción fuerte (fuerza poderosa que consigue mantener la unión entre neutrones y protones y que está adecuadamente explicada por la cromodinámica cuántica), interacción gravitatoria (centrada en el fenómeno de la gravitación) e interacción electromagnética (conjunto en el cual conviven la interacción magnética y la interacción electrostática).

Partículas elementales

A través de la física de partículas es posible descubrir y comprender fenómenos y componentes relacionados al universo.

Centros especializados en física de partículas

Las investigaciones y experimentaciones centradas en la física de partículas se llevan a cabo en centros especializados distribuidos en diversas naciones.

Uno de los más reconocidos a escala internacional es el CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear), que se creó en 1954 y logró erigirse como un ejemplo de trabajo conjunto ya que en este espacio colaboran científicos de múltiples países. Allí se produjo, por enumerar algunos hitos, el hallazgo de los denominados W y Z bosones, mientras que el físico e ingeniero Georges Charpak consiguió generar una cámara proporcional de multihilos, una clase de detector de partículas.

El Laboratorio Fermilab instalado en territorio estadounidense también goza de un gran prestigio. En él se instaló el Tevatrón, uno de los aceleradores de partículas más poderoso del planeta (el otro es el Gran Colisionador de Hadrones que impulsó el CERN). Gracias a este dispositivo se llegó al descubrimiento del quark cima, identificado décadas después de haber identificado al cuark fondo.

Otro acreditado centro norteamericano de investigación científica es el Laboratorio SLAC (Stanford Linear Accelerator Center). Entre las instalaciones y los equipamientos que lo han enriquecido a lo largo de los años se pueden mencionar al Colisionador Lineal de Stanford y a un acelerador lineal que supo ser el más extenso del mundo.

De buscar información acerca de experimentos de física de partículas, en tanto, recobran visibilidad proyectos como el ForwArd Search ExpeRiment (FASER) concebido para poder analizar en detalle interacciones generadas entre neutrinos de alta energía, el ALICE (A Large Ion Collider Experiment, destinado al estudio de encuentros de iones pesados) y el Solenoide Compacto de Muones (CMS) surgido para ampliar los conocimientos en relación a fuerzas del universo y a la composición esencial de la materia.

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Cómo citar este artículo Publicado por Verónica Gudiña, el 29 de noviembre de 2023. Física de partículas - Qué es, aplicaciones, definición y concepto. Disponible en https://definicion.de/fisica-de-particulas/
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