Hoy en día sabemos que la materia de la que está constituído el mundo puede entenderse a partir de muy pocos "ladrillos" constitutivos. La idea es que, hurgando cada vez más fino, como si empleáramos una lupa más y más poderosa, nos encontraremos al final con pequeños bloques constructivos indivisibles. Un libro, un gato y un ratón, una montaña o más simplemente el átomo, estarán compuestos por estos bloques que llamamos "materia elemental" o "partículas elementales".
Hasta fines del siglo XIX se pensaba que esos bloques indivisibles eran los átomos, pero numerosas investigaciones llevaron a modificar esta idea. Actualmente se sabe que los átomos están compuestos por un núcleo y por electrones que se mueven en torno a éste. A su vez el núcleo está compuesto por protones y neutrones, los que su vez están formados por otras partículas. A estas últimas las llamamos "partículas elementales de materia" porque:
Hasta hoy, se considera que estas partículas serían… ¡solamente doce! Se las conoce como quarks y leptones. Existen seis tipos de quarks y seis tipos de leptones (y sus antipartículas, que tienen igual masa y carga opuesta).
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Los quarks y leptones se agrupan en tres "familias" o "generaciones", que en la tabla se indican con colores diferentes. En todas las familias se repite el mismo esquema de cargas, pero las masas son muy diferentes. Si bien los quarks tienen carga eléctrica fraccionaria, se unen para formar partículas compuestas (llamadas hadrones) como el protón o el neutrón que tienen carga entera (por ejemplo, la carga del protón es 1 y la del neutrón es 0). |
Los quarks más conocidos son el quark "u" y el quark "d" que forman parte del protón y del neutrón. El electrón a su vez, responsable de la corriente eléctrica, es el más conocido de los leptones. Toda la materia con la que convivimos y de la que estamos formados esta compuesta por protones, neutrones y electrones. Es sólo a través de experimentos en aceleradores, o mediante la observación de rayos cósmicos que podemos saber de la existencia de los otros quarks y leptones.
Así como el electrón tiene carga eléctrica, los quarks tienen, además, otra especie de carga llamada "color". Este nombre no tiene nada que ver con los colores que vemos, es el nombre que se da a una nueva característica, específica de los quarks. Podríamos decir que el color de los quarks y los colores del arco iris tienen tanto que ver entre sí como los grados de la escuela y los grados Centígrados... Los quarks aparecen con tres tipos de carga o colores.
Quarks y leptones pueden agruparse en tres familias, cada una con dos tipos de quarks y leptones.
Hay tres familias de quarks y leptones. Sin embargo dijimos que toda la materia estable del universo está formada sólo por los dos tipos de quarks menos masivos, el “up” y el “down”, y por el más liviano de los leptones cargados, el electrón.
¿Por qué no observamos las partículas de las otras familias?
Las otras partículas son más pesadas y pueden decaer a partículas más livianas (ver tabla con masas). En un decaimiento, la partícula original desaparece y se producen dos o más partículas. La suma de las masas de las partículas producidas es siempre menor que la masa de la partícula original. Aunque esta última condición se cumpla, no siempre una partícula pesada podrá decaer a otras mas livianas,. Para que ello suceda, tiene que existir una "interaccion" que le permita hacerlo.
Son las interacciones débiles las que permiten que los quarks y leptones más pesados decaigan para producir quarks y leptones más livianos. Por eso sólo observamos los quarks livianos "up" y "down" y el electrón, que es el leptón más liviano.
