Hadrón para niños
Un hadrón es una partícula subatómica muy pequeña, tan diminuta que no podemos verla. Estas partículas están formadas por otras aún más pequeñas llamadas quarks. Los quarks se mantienen unidos dentro del hadrón gracias a una fuerza muy poderosa, conocida como la interacción nuclear fuerte. Antes de que se descubrieran los quarks, los científicos definían a los hadrones como las partículas que respondían a esta fuerza fuerte.
Como todas las partículas subatómicas, los hadrones tienen características especiales llamadas "números cuánticos". Estos números nos dicen cosas sobre ellos, como su giro (llamado espín), su "paridad" (que es como una simetría) y su masa. Además, pueden tener otros números cuánticos que los distinguen, como el "sabor".
Casi todos los hadrones son inestables, lo que significa que se desintegran rápidamente en otras partículas más pequeñas. La única excepción conocida es el protón, que parece ser muy estable o tarda muchísimo tiempo en desintegrarse (más que la edad del universo). Para que te hagas una idea, un neutrón libre (que no está dentro de un átomo) se desintegra en unos 15 minutos. Los científicos estudian los hadrones chocando protones o núcleos de átomos pesados en grandes máquinas llamadas aceleradores de partículas. También se forman hadrones de forma natural en la atmósfera de la Tierra cuando los rayos cósmicos chocan con las partículas de aire.
Los hadrones se dividen en dos grandes grupos: los bariones y los mesones. Los bariones están hechos de un número impar de quarks (normalmente tres), mientras que los mesones están formados por un número par de quarks (normalmente un quark y un anticuark). Los protones y neutrones, que son los componentes principales de los núcleos de los átomos, son ejemplos de bariones. Los piones son un ejemplo de mesones. En los últimos años, se han descubierto hadrones "exóticos" que tienen más de tres quarks.
Contenido
¿Qué son los Hadrones?
La palabra "hadrón" viene del griego hadrós, que significa "denso" o "fuerte". Este nombre fue propuesto por el científico Lev B. Okun en 1962. Él quería un término más sencillo para referirse a las "partículas que interactúan fuertemente", en contraste con las partículas "ligeras" llamadas leptones.
¿De qué están hechos los Hadrones?
Según el modelo de cuarks, las características de los hadrones dependen principalmente de los quarks que los forman. Por ejemplo, un protón está hecho de dos quarks "arriba" (up) y un quark "abajo" (down). Cada quark tiene una carga eléctrica, y la suma de estas cargas da la carga total del protón, que es +1.
Aunque los quarks tienen una propiedad llamada "carga de color", los hadrones siempre tienen una carga de color total de cero. Esto significa que son "incoloros" o "blancos". Esto ocurre de dos maneras: o un quark de un color se une a un anticuark de su "anticolor" (formando un mesón), o tres quarks de colores diferentes se unen (formando un barión).
La mayor parte de la masa de un hadrón no proviene de la masa de sus quarks, sino de la enorme energía de la interacción fuerte que los mantiene unidos. Dentro de un hadrón, también hay partículas llamadas gluones y pares de quarks y anticuarks "virtuales" que aparecen y desaparecen constantemente.
Tipos de Hadrones: Bariones y Mesones
El modelo de cuarks nos ayuda a clasificar los hadrones. Hay dos tipos principales:
Bariones: Los Constructores de Átomos
Los bariones están compuestos por tres quarks. Estos tres quarks tienen diferentes "cargas de color" que se anulan entre sí, haciendo que el barión sea "blanco". Los neutrones y protones, que forman el núcleo de los átomos, son los bariones más conocidos. Los bariones se comportan como fermiones, un tipo de partícula con un espín específico. Tienen un "número bariónico" de +1.
Mesones: Los Mensajeros de la Fuerza
Los mesones están formados por un quark y un anticuark. Por ejemplo, los piones son mesones. Los mesones se comportan como bosones, otro tipo de partícula. Su número bariónico es cero. Los mesones son importantes porque ayudan a explicar cómo los protones y neutrones se mantienen unidos en el núcleo del átomo.
Hadrones Exóticos: Partículas Sorprendentes
Además de los bariones y mesones "normales", los científicos han descubierto hadrones "exóticos". Estos incluyen:
- Tetraquarks: Mesones formados por cuatro quarks (dos quarks y dos anticuarks). El Z(4430) es un ejemplo de tetraquark, confirmado en 2014.
- Pentaquarks: Bariones formados por cinco quarks (cuatro quarks y un anticuark). Se descubrieron dos candidatos a pentaquarks en 2015.
También se cree que podrían existir otras combinaciones de quarks.
¿Son estables los Hadrones?
La mayoría de los hadrones son muy inestables y se desintegran en una fracción de segundo (aproximadamente 10-24 segundos) debido a la fuerza nuclear fuerte. A estas partículas de corta vida se les llama "resonancias". Cada hadrón puede tener varios estados excitados o "resonancias" con más energía.
¿Cómo se estudian los Hadrones?
Los científicos estudian los hadrones chocando partículas a velocidades muy altas en grandes máquinas llamadas aceleradores de partículas. El Gran colisionador de hadrones (LHC) en la frontera entre Francia y Suiza es un ejemplo famoso. Mide 27 kilómetros de circunferencia y permite a los científicos observar cómo se forman y se desintegran los hadrones. También se forman hadrones de forma natural en la atmósfera superior de la Tierra cuando los rayos cósmicos chocan con las partículas de gas.
Usos de los Hadrones: Terapia de Partículas
Una aplicación importante de los hadrones es la terapia de hadrones, una técnica de radioterapia que se usa para tratar ciertas enfermedades. En lugar de usar rayos X, esta terapia utiliza haces de partículas de alta energía, como protones o iones de carbono.
Estas partículas tienen varias ventajas:
- Pueden dirigirse con mucha precisión a la zona afectada.
- Liberan la mayor parte de su energía justo al final de su recorrido, lo que ayuda a proteger los tejidos sanos cercanos.
- Los iones de carbono son muy efectivos para destruir ciertas células.
Esta técnica requiere un control muy preciso para ser segura y efectiva.
Véase también
En inglés: Hadron Facts for Kids
- Gran colisionador de hadrones (LHC)
- Partícula subatómica
- Lista de partículas
- Cromodinámica cuántica
- Modelo de quarks
- Estrella de quarks
- Hadrón exótico
