Partículas Subatómicas: Protones, Neutrones y Electrones

• La materia está compuesta por partículas fundamentales llamadas partículas subatómicas.
• Las principales partículas subatómicas son los protones, neutrones y electrones.

Protones

• Los protones se encuentran en el núcleo del átomo.
• Su carga eléctrica es positiva (+1).
• El número atómico de un elemento, que define de qué elemento se trata, está determinado por la cantidad de protones en el núcleo.
• La masa de un protón es aproximadamente 1 unidad de masa atómica (uma).

Neutrones

• Los neutrones también se encuentran en el núcleo del átomo.
• No tienen carga eléctrica (son neutros).
• Contribuyen significativamente a la masa del átomo.
• La masa de un neutrón es similar a la del protón, aproximadamente 1 uma.
• Los átomos de un mismo elemento pueden tener diferente número de neutrones, a estos se les llama isótopos.

Electrones

• Los electrones orbitan alrededor del núcleo en niveles de energía específicos.
• Los electrones tienen una carga eléctrica negativa (-1).
• La masa de un electrón es muy pequeña en comparación con la de los protones y neutrones (aproximadamente 1/1836 uma).
• Las propiedades químicas de un átomo y cómo se une con otros átomos para formar moléculas están determinadas por los electrones.

El Núcleo Atómico

• El núcleo atómico está compuesto por protones y neutrones, colectivamente llamados nucleones.
• El número total de protones y neutrones en el núcleo se conoce como el número másico.
• El núcleo es muy pequeño y denso en comparación con el resto del átomo.

Nube Electrónica

• Los electrones no orbitan el núcleo en trayectorias fijas, sino que se encuentran en regiones del espacio alrededor del núcleo llamadas orbitales atómicos.
• La nube electrónica describe la probabilidad de encontrar un electrón en una región particular alrededor del núcleo.
• Los orbitales atómicos tienen diferentes formas y niveles de energía.

Iones

• Un átomo es neutro cuando tiene el mismo número de protones y electrones.
• Si un átomo gana o pierde electrones, se convierte en un ion.
• Un ion con carga positiva (pérdida de electrones) se llama catión.
• Un ion con carga negativa (ganancia de electrones) se llama anión.

Isótopos

• Los isótopos son átomos de un mismo elemento que tienen el mismo número de protones pero diferente número de neutrones.
• Por lo tanto, los isótopos tienen el mismo número atómico pero diferente número másico.
• Algunos isótopos son estables, mientras que otros son radiactivos.

Fuerzas Fundamentales

• La interacción de las partículas subatómicas está gobernada por cuatro fuerzas fundamentales: la fuerza fuerte, la fuerza electromagnética, la fuerza débil y la fuerza gravitatoria.
• La fuerza fuerte es la más intensa y mantiene unidos a los nucleones en el núcleo.
• La fuerza electromagnética actúa entre las partículas cargadas.
• La fuerza débil es responsable de la desintegración radiactiva.
• La fuerza gravitatoria es la más débil y actúa entre todas las partículas con masa.

Modelo Estándar

• El Modelo Estándar de la física de partículas describe las partículas fundamentales y las fuerzas que actúan entre ellas.
• Incluye seis quarks, seis leptones y los bosones mediadores de las fuerzas.
• Los quarks y leptones son los constituyentes fundamentales de la materia.
• Los bosones son partículas que median las interacciones entre las partículas de materia.
• El bosón de Higgs es responsable de dar masa a las partículas.

Antimateria

• Cada partícula tiene una antipartícula correspondiente con la misma masa pero carga opuesta.
• Cuando una partícula y su antipartícula se encuentran, se aniquilan mutuamente, liberando energía.
• La existencia de antimateria es predicha por la teoría cuántica de campos.

Hadrones

• Los hadrones son partículas compuestas formadas por quarks unidos por la fuerza fuerte.
• Los bariones son hadrones compuestos por tres quarks (por ejemplo, protones y neutrones).
• Los mesones son hadrones compuestos por un quark y un antiquark.

Leptones

• Los leptones son partículas fundamentales que no están sujetas a la fuerza fuerte.
• Incluyen el electrón, el muón, el tau y sus correspondientes neutrinos.
• Los neutrinos son partículas muy ligeras y neutras que interactúan muy débilmente con la materia.

Investigación Actual

• La investigación en física de partículas se centra en la búsqueda de nuevas partículas y fuerzas fundamentales.
• Los aceleradores de partículas, como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), se utilizan para estudiar las colisiones de partículas a altas energías.
• Los experimentos buscan evidencia de materia oscura, energía oscura y otras fenómenos que no pueden ser explicados por el Modelo Estándar.