Interaccións

Achegándonos ao LHC

As partículas "sinten" unha forza debido á presenza doutra partícula que posúe unha mesma clase de carga.

Esta carga é unha propiedade das partículas que determina a intensidade e a participación no proceso de interacción. Unha partícula con carga eléctrica ten interacción electromagnética; unha con carga forte (ou carga de color) terá interacción forte, se ten carga feble (isospin ou hipercarga) ten interacción feble, e finalmente se ten carga inercia(masa) determina a interacción gravitatoria.

Unha consecuencia do Principio de Incerteza de Heisenberg é que a enerxía e o tempo están caracterizados por incertidumes complementarias. Hai sempre, en cada punto do espacio -mesmo nun perfecto baleiro- unha certa indeterminación nos valores de enerxía e tempo que non pode ser reducida a cero simultaneamente.

ΔE·Δt ~ ℏ  ΔE~ ℏ/Δt  Δm·c2~ ℏ/Δt

Δm ~ ℏ/(Δt·c2  (1)

Pode existir unha partícula con masa Δm mentres a súa duración non supere Δt.

 


O significado do Principio de Heisenberg a este respecto, pode expresarse dicindo que "algo" pode xurdir da "nada" se ese "algo" volve a ser "nada" despois dun moi breve lapso de tempo. Un intervalo demasiado curto para ser observado ese "algo". Estas micro-violacións da conservación da enerxía non só están permitidas senón que no baleiro continuamente pares partícula-antipartícula aparecen e se aniquilan.
Aínda que esas partículas, chamadas con razónPARTÍCULAS VIRTUAIS, non poden ser observadas individuamente, a súa existencia é indiscutida.
A figura mostra a interacción entre dous electróns "usando"un fotónirtual (diagrama de Feynman). v
 

 


En virtude da relación vista en (1), canto menos masa teña unha partícula virtual, máis tempo pode durar e viceversa. Así un fotón virtual ou un gravitón virtual como teñen masa nula poden durar un intervalo de tempo infinito, mentres que un protón ou un antiprotón virtuais durarán un tempo moi pequeno.


Para cada interacción hai unha partícula portadora da forza (un bosón) asociado cos excitacións do campo de forzas correspondente a esa interacción. Esas partículas portadoras son partículas virtuais que xurden do baleiro, como xa ten sido comentado anteriormente, de acordo co Principio de Heisenberg.

Os gluóns son as partículas portadoras da interacción forte, os fotóns son as portadoras da interacción electromagnética,  as W e Z "levan" a interacción feble, e os gravitóns están propostos como partículas portadoras da interacción gravitatoria.

Velaquí o exemplo da desintegración dun muón negativo nun electrón, nun antineutrino electrónico e un neutrino muónico, ao través dun bosón virtual W:

 


Como xa se indicou antes, en virtude de (1), as interaccións electromagnética e gravitatoria teñen alcance infinito porque as partículas portadoras desas interaccións (fotón e gravitón) teñen masa nula e por tanto duración infinita. Pola contra, as partículas portadoras dainteracción feble teñen unha enorme masa, de aí que o alcance desta interacción sexa moi curto (< 10-15m). O caso da interacción forte é diferente debido ás peculariedades da carga de color (liberdade asintótica). 

 


Moi importante é non confundir a existencia das partículas reais -por exemplo, un fotón real emitido por un átomo excitado é perfectamente detectable- con esas mesmas partículas, perovirtuais, portadoras dunha determinada interacción e das que só sabemos a súa existencia pola presenza da propia interacción.

AUTORES


Xabier Cid Vidal, Doutor en Física de Partículas (experimental) pola USC. Research Fellow in experimental Particle Physics no CERN, desde xaneiro de 2013 a decembro de 2015. Actualmente está no Depto de Física de Partículas da USC  ("Ramon y Cajal", Spanish Postdoctoral Senior Grants).

Ramon Cid Manzano, profesor de Física e Química no IES de SAR de Santiago de Compostela, e Profesor Asociado no Departamento de Didáctica das Ciencias Experimentais da USC. É licenciado en Física e en Química, e é Doutor pola Universidade de Santiago (USC).

CERN


CERN WEBSITE

CERN Directory

CERN Experimental Program

Theoretical physics (TH)

CERN Physics Department

CERN Scientific Committees

CERN Structure

CERN and the Environment

LHC


LHC

Detector CMS

Detector ATLAS

Detector ALICE

Detector LHCb

Detector TOTEM

Detector LHCf

Detector MoEDAL

 


NOTA IMPORTANTE

Toda a Bibliografía que foi consultada para esta Sección está indicada na Sección de Referencias

 


© Xabier Cid Vidal & Ramon Cid - rcid@lhc-closer.es  | SANTIAGO |

···