Mesón para niños
Datos para niños Mesón |
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 Mesones de espín 0
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| Composición | Compuesta - Quarks y antiquarks | |
| Familia | Bosón | |
| Grupo | Hadrón | |
| Interacción | Nuclear fuerte | |
| Teorizada | Hideki Yukawa (1935) | |
| Descubierta | 1946 | |
| Tipos | ~140 (Lista) | |
| Masa | Entre 139 MeV/c2 (π+) y 9,460 MeV/c2 (ϒ) |
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| Carga eléctrica | −1 e, 0 e, +1 e | |
| Espín | 0, 1 | |
En el mundo de la física de partículas, un mesón es una partícula subatómica muy pequeña. Su nombre viene del griego antiguo mésos, que significa "que está en medio". Los mesones son un tipo de bosón, lo que significa que tienen un espín (una propiedad cuántica similar a la rotación) que es un número entero.
Los mesones son parte de una familia de partículas llamadas hadrones. Lo más importante es que los mesones responden a la interacción nuclear fuerte, que es una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza. Esta fuerza es la que mantiene unidos a los protones y neutrones dentro del núcleo de un átomo.
Según el Modelo estándar de la física de partículas, los mesones son partículas compuestas. Esto significa que no son elementales, sino que están formados por otras partículas más pequeñas. Cada mesón está hecho de un quark y un antiquark. Los quarks son los "ladrillos" fundamentales de la materia.
Todos los mesones que conocemos son inestables. Esto significa que existen por muy poco tiempo antes de transformarse en otras partículas. Su vida media es extremadamente corta, menos de una diezmillonésima de segundo.
Contenido
¿Qué son los Mesones y cómo se descubrieron?
La idea original de Hideki Yukawa
La existencia de los mesones fue propuesta por primera vez en 1935 por un físico japonés llamado Hideki Yukawa. Él pensó que debía haber unas partículas más pesadas que el electrón que actuaran como "pegamento" para mantener unidos a los protones y neutrones en el núcleo atómico. Esta fuerza es la que llamamos interacción nuclear fuerte.
Yukawa predijo que estas partículas tendrían una masa intermedia entre la del electrón y la del protón. Por eso las llamó "mesones", que significa "intermedios".
La confusión con los muones
Cuando se descubrió una partícula llamada muon (inicialmente llamado "mesón mu"), se pensó que era la partícula que Yukawa había predicho. Sin embargo, más tarde se descubrió que los muones no interactuaban fuertemente con la materia nuclear. En realidad, los muones pertenecen a otra familia de partículas llamadas leptones.
El descubrimiento del pion
El primer mesón "auténtico" que se descubrió fue el pion. Esto ocurrió en 1947, gracias al trabajo de científicos como Cecil Powell. El pion sí mostraba la interacción fuerte que Yukawa había predicho.
En 1949, Hideki Yukawa recibió el Premio Nobel de física por su importante predicción sobre la existencia del mesón.
¿De qué están hechos los Mesones?
Como ya sabes, los mesones son partículas compuestas. Están formados por un quark y un antiquark. Los quarks son partículas fundamentales que tienen una propiedad llamada "sabor". Hay seis tipos de quarks: arriba (u), abajo (d), encanto (c), extraño (s), cima (t) y fondo (b).
Cada quark tiene su propia "antipartícula", que es como su gemelo opuesto. Por ejemplo, el antiquark arriba (ū) es la antipartícula del quark arriba (u).
Los mesones pueden tener diferentes combinaciones de quarks y antiquarks. Por ejemplo, un pion neutro no es solo un quark arriba y un antiquark arriba, sino una mezcla de diferentes combinaciones.
Espín y energía
El espín de los quarks dentro de un mesón también es importante. Si el quark y el antiquark tienen sus espines en direcciones opuestas, el mesón tendrá un espín total de 0. Estos se llaman mesones pseudoescalares y suelen tener la menor energía.
Si el quark y el antiquark tienen sus espines en la misma dirección, el mesón tendrá un espín total de 1. Estos se llaman mesones vectoriales y tienen más energía.
Además, los mesones pueden tener más energía si sus quarks se mueven uno alrededor del otro, lo que se conoce como momento angular orbital.
¿Cómo se clasifican los Mesones?
Los mesones se clasifican y nombran según sus propiedades. Esto ayuda a los científicos a entender de qué están hechos y cómo se comportan. Las propiedades más importantes para su clasificación son su "sabor" y su espín.
Mesones sin sabor
Los mesones "sin sabor" son aquellos cuyos quarks y antiquarks tienen sabores que se cancelan entre sí. Esto significa que sus números cuánticos de sabor son cero. Un ejemplo son los "quarkonios", que son pares de quark-antiquark del mismo sabor, como un quark encanto y un antiquark encanto.
El nombre de estos mesones depende de su espín total (S) y de su momento angular orbital (L). Estas propiedades determinan otras características como la paridad (P) y la paridad de la carga conjugada (C), que son como "simetrías" de la partícula.
- Los mesones con un espín total de 0 se llaman pseudoescalares.
- Los mesones con un espín total de 1 se llaman vectores.
Cuando se necesita, se añade un número al nombre del mesón para indicar su momento angular total. Por ejemplo, a0 o a1.
Mesones con sabor
Los mesones "con sabor" son aquellos que tienen un quark y un antiquark de diferentes sabores, lo que les da un "sabor" neto. Su nombre se asigna según el quark más pesado que contengan. El orden de los quarks de más pesado a menos pesado es: cima (t), fondo (b), encanto (c), extraño (s), abajo (d), arriba (u). Los quarks arriba y abajo no se consideran "sabor" para este sistema de nombres.
Aquí tienes algunos ejemplos de cómo se nombran:
- Si un mesón contiene un quark encanto (c), su nombre principal será D.
- Si contiene un quark extraño (s), su nombre principal será K (o K con una barra encima para el antiquark).
- Si contiene un quark fondo (b), su nombre principal será B (o B con una barra encima para el antiquark).
Si el segundo quark también tiene sabor (no es arriba o abajo), se añade un subíndice para indicarlo. Por ejemplo, un mesón con un quark encanto y un antiquark extraño se llamaría Ds.
Además, se añade un asterisco (*) al nombre si el mesón pertenece a una "serie normal de paridad-espín", que es una forma de clasificarlos por sus propiedades de simetría.
Véase también
En inglés: Meson Facts for Kids
