¿Qué es una partícula y cuántos tipos hay?

Se puede considerar a las partículas, como los ladrillos esenciales que componen toda la materia del universo. Ahora imagina, que pudieras reducir cualquier objeto a sus componentes más básicos. Llegarías a unas unidades minúsculas e indivisibles conocidas como las partículas elementales. 

Estas entidades microscópicas, forman los átomos y moléculas que constituyen todo lo que nos rodea. Desde la silla en la que estás sentado hasta las estrellas más lejanas del cosmos están hechas de partículas. Pero no todas las partículas son iguales. Existen diferentes tipos con propiedades únicas. Algunas tienen masa mientras que otras son pura energía. 

Algunas partículas interactúan fuertemente entre sí y otras apenas se relacionan con el resto de la materia. La física de partículas se dedica a estudiar estos componentes fundamentales, además de las fuerzas que rigen su comportamiento. Es un campo fascinante, que nos ayuda a comprender la naturaleza íntima del universo.

Fermiones y bosones: los dos grandes grupos 

A grandes rasgos podemos clasificar las partículas en dos categorías principales, fermiones y bosones. Los fermiones son las partículas que forman la materia. Incluyen los quarks que componen los protones y neutrones, así como los electrones que orbitan alrededor del núcleo atómico. 

Se caracterizan por tener spin semientero, y obedecer el principio de exclusión de Pauli. Esto significa, que dos fermiones idénticos no pueden ocupar el mismo estado cuántico. Los bosones por su parte son las partículas mediadoras de las fuerzas fundamentales.

El fotón por ejemplo es el bosón que transmite la fuerza electromagnética. A diferencia de los fermiones los bosones tienen spin entero y no están limitados por el principio de exclusión. 

Pueden existir muchos bosones en el mismo estado cuántico. Lo que permite fenómenos como el láser o la condensación de Bose-Einstein. La partícula de Higgs recientemente descubierta también pertenece a este grupo.

Antimateria y partículas exóticas 

Además de las partículas "normales" existen sus contrapartes de antimateria. Cada partícula, tiene una antipartícula con la misma masa pero carga opuesta. Cuando materia y antimateria colisionan se aniquilan liberando energía pura. Aunque la antimateria es escasa en nuestro universo se puede crear artificialmente en aceleradores de partículas. 

Su estudio nos ayuda a entender la asimetría entre materia y antimateria, en el cosmos. También hay partículas más exóticas como los hadrones pesados. Estos incluyen mesones y bariones, que están compuestos por combinaciones poco comunes de quarks. 

Algunos solo existen durante fracciones de segundo antes de desintegrarse. Los físicos buscan constantemente nuevas partículas predichas por teorías, como la supersimetría. Estas partículas hipotéticas, podrían resolver misterios como la materia oscura que permea el universo.

El papel de las partículas en la física moderna 

El estudio de las partículas elementales, ha revolucionado nuestra comprensión del cosmos. El Modelo Estándar de la física de partículas describe con una gran precisión, las interacciones entre estas entidades subatómicas. Pero aún existen muchas preguntas por responder. 

¿Por qué hay más materia que antimateria en el universo? o ¿Cómo unificar la gravedad, con las otras fuerzas fundamentales? Para tratar de dar respuesta a estas cuestiones, los físicos utilizan enormes aceleradores. Como por ejemplo el Gran Colisionador de Hadrones. 

Haciendo chocar partículas a velocidades cercanas a la luz recrean las condiciones del universo primigenio. Así esperan descubrir nuevas partículas y fenómenos que arrojen luz sobre los misterios del cosmos