La unión de varios quarks da lugar a un protón o un neutrón

CMC. Tema 1
Nociones previas sobre las partículas físicas:
- La unión de varios quarks da lugar a un protón o un neutrón (la fuerza que los
mantiene unidos es la fuerza nuclear fuerte).
- La unión de protones y neutrones forma un núcleo atómico (la fuerza que los
mantiene unidos es también la fuerza nuclear fuerte).
- La unión de un núcleo y de electrones da lugar a un átomo (la fuerza que mantiene
unidas estas partículas es la fuerza electromagnética).
- La unión de varios átomos forma una molécula.
FAMILIAS DE PARTÍCULAS:
- Hadrones. Los protones y neutrones son hadrones.
- Leptones. El leptón más importante es el electrón.
LA EVOLUCIÓN DEL UNIVERSO DESDE EL INSTANTE DEL BIG BANG
En el instante inicial del Big Bang las 4 fuerzas de la física estaban agrupadas en
una sola fuerza (llamada “superfuerza”). Posteriormente, se fueron separando. La
primera que se separó fue la fuerza de la gravedad. Después se separó fuerza nuclear
fuerte. Y por último, la nuclear débil y la electromagnética (todo el proceso duró una
fracción minúscula de segundo).
- En los primeros instantes del universo tuvo lugar la inflación. La inflación
supuso que en un instante minúsculo el universo aumentó de tamaño millones y
millones de veces. Este crecimiento desmesurado e instantáneo del universo provocó
que algunas regiones crecieran algo más rápidamente que otras y se generasen
irregularidades o “arrugas” (leves diferencias de temperatura y densidad entre unas
zonas y otras). Las zonas más densas serán el origen de las futuras galaxias.
- Según la ecuación de Einstein E=mc , energía y materia son equivalentes. En
los primeros instantes del universo, la energía se convertía en materia y viceversa. De
la energía surgieron partículas de materia y antimateria. De este modo se formaron
quarks y antiquarks. Aunque el número de quarks creados fue muy similar al de
antiquarks, tuvo lugar una pequeña asimetría (apareciendo un poco más de quarks).
Cuando quarks y antiquarks colisionaban, desaparecían, desprendiendo energía. Todos los
quarks y antiquarks desaparecieron de este modo, excepto 1 quark de cada mil millones (este
es el origen de la materia actual del universo).
- A medida que el universo crece de tamaño va enfriándose, y se producen nuevos
cambios. Una millonésima de segundo después del Big Bang la fuerza nuclear fuerte actúa
uniendo quarks para formar protones y neutrones.
- Una milésima de segundo después del Big Bang la temperatura disminuye y dejan de
formarse quarks. Empiezan a formarse otras partículas: los leptones (entre ellos, electrones y
sus correspondientes antipartículas). Al final de esta etapa desaparece toda la antimateria, y
solo queda la materia.
- Un segundo después del Big Bang los protones y los neutrones se unen para formar
núcleos. Se formaron núcleos de hidrógeno, helio y pequeñas cantidades de litio (los 3
elementos más simples de la tabla periódica).
- Unos 30.000 años después del Big Bang la fuerza electromagnética asocia los
núcleos con los electrones formando átomos de hidrógeno, helio y litio. Los electrones
quedaron atrapados en los átomos y el universo se volvió transparente.
- Por último, a partir de 1 millón de años se formaron las galaxias. Partiendo de las
irregularidades iniciales en la temperatura y densidad de la materia, la fuerza de
gravedad hizo que en ciertas zonas la materia se concentrara para formar galaxias,
cúmulos, supercúmulos y filamentos.