¿Qué es la teoría de partículas?

La teoría de partículas es una teoría de la materia increíblemente ampliamente creída, que sostiene, esencialmente, que la materia está compuesta de pequeñas partículas que se mueven constantemente. La teoría de partículas es el dominio de la física de partículas, que también se conoce como física de alta energía, porque muchas de las partículas más fundamentales generalmente no ocurren en la naturaleza, pero pueden generarse creando interacciones de energía extremadamente alta entre partículas.

El antecesor de la teoría moderna de partículas se remonta a la antigua Grecia, cuando los filósofos del siglo VI a. C. sostuvieron que había partículas fundamentales de materia. Sin embargo, durante miles de años después de esto, la teoría de partículas desapareció en la mayor parte del mundo, con el surgimiento de varias otras teorías. En el siglo XIX, sin embargo, regresó, con un científico llamado John Dalton proponiendo una partícula fundamental e indivisible que componía toda la materia. Llamó a esta partícula el átomo, de la palabra griega que significaba indivisible.

A fines del siglo XIX, sin embargo, se había hecho evidente que el átomo no era, de hecho, indivisible, y que había partículas aún más pequeñas que formaban el átomo. Durante el siglo XX y hasta el siglo XXI, estas partículas se dividieron y se descubrieron nuevas partículas de alta energía. El descubrimiento de estas partículas ayudó a refinar y expandir la naturaleza de la física de partículas, y gran parte del trabajo realizado hoy tiene que ver con la generación de nuevas partículas para observar. Esto se hace creando interacciones de muy alta energía en los aceleradores de partículas, donde las partículas se lanzan entre sí a velocidades increíblemente altas, esencialmente rompiéndose en sus bits constituyentes y liberando partículas energéticas que se disipan rápidamente.

El modelo de trabajo de la teoría de partículas en este momento se conoce como el Modelo Estándar. El modelo estándar, aunque no es una verdadera teoría unificadora, se acerca notablemente. Aborda tres de las cuatro interacciones conocidas: las fuerzas electromagnéticas, las fuertes y las débiles. No logra abordar la fuerza gravitacional, haciéndola incompleta, pero aún permite una gran comprensión integral de las partículas y el universo en su conjunto. El modelo contiene veinticuatro partículas fundamentales, que forman la materia, y los bosones medidores que median las fuerzas. También predice un tipo de bosón, el bosón de Higgs, que es el único bosón que aún no se ha observado, que se espera que sea detectado por el Gran Colisionador de Hadrones.

En un nivel básico, la teoría de partículas ayuda a categorizar los tres estados principales de la materia que vemos en el día a día. Las partículas se ven en relación entre sí y la cantidad de energía que tienen, lo que afecta la cantidad de movimiento. En un estado donde las partículas se atraen fuertemente entre sí y se mantienen juntas en un estado donde vibran pero permanecen relativamente fijas, existe un sólido. Cuando hay alguna atracción entre las partículas, y se mantienen unidas, con un grado de movimiento relativamente libre, existe un líquido. Y cuando hay poca atracción entre las partículas, y pueden moverse libremente, existe un gas.