Definición de Partícula

Ángel Zamora Ramírez
Licenciado en Física

De manera general nos referimos como “partículas” a los constituyentes más pequeños de un objeto o sistema. Las partículas son objetos puntuales, localizables y que pueden ser descritos por medio de magnitudes físicas como la masa, la carga eléctrica, etc. El significado de partícula puede cambiar dependiendo del contexto en el que nos encontremos, ya que este concepto es llevado al ámbito macroscópico, microscópico, atómico y subatómico. Además, esto también puede variar en función de la rama científica en la que nos encontremos.

Partículas macroscópicas

Las partículas macroscópicas son puntos materiales que son los suficientemente grandes como para ser observadas a simple vista o con ayuda de instrumentos de medición convencionales. Este tipo de partículas macroscópicas pueden ser descritas por las leyes de la mecánica clásica y poseen propiedades físicas como masa, volumen, etc.

Muchas veces el estudio de partículas macroscópicas es el punto de partida para estudiar objetos o sistemas más grandes. Un claro ejemplo de esto es la descripción que dio James Clerk Maxwell de los anillos de Saturno en 1857. Maxwell demostró matemáticamente que los anillos de Saturno estaban compuestos por pequeñas partículas que orbitaban dicho planeta. Hoy sabemos que los anillos de Saturno están compuestos por partículas de hielo y polvo que orbitan alrededor de este planeta, tal y como lo demostró Maxwell.

Algunos ejemplos de estas partículas macroscópicas son las partículas de polvo, de arena, el polvo interestelar, pequeños fragmentos que salen disparados en explosiones y los microplásticos que en los últimos años han estado contaminando el medio ambiente. Aunque como su nombre lo dice, estos últimos pueden tener también un tamaño microscópico.

Partículas microscópicas

Las partículas microscópicas son puntos materiales que no pueden ser vistos a simple vista pero que siguen siendo más grandes que las moléculas y los átomos. Para ver este tipo de partículas se necesitan instrumentos más especializados como microscopios ópticos, microscopios electrónicos u otro tipo de instrumentos.

Este tipo de partículas resulta de gran importancia cuando se trata de estudiar sistemas microscópicos e incluso algunos sistemas biológicos. Algunos ejemplos de este tipo de partículas son las partículas que se encuentran suspendidas en aerosoles, las nanopartículas y algunos microfluidos.

Átomos y moléculas

Los átomos y las moléculas pueden ser consideradas como las unidades más fundamentales que mantienen las propiedades químicas de un elemento o un compuesto, respectivamente.

El estudio de la materia a esta escala es de gran relevancia para la química, la biología y para algunas ramas de la física. Un ejemplo de esto es la teoría cinética de los gases que nos permitió extrapolar la descripción a escala microscópica de los átomos o moléculas que componían un gas, a magnitudes macroscópicas que pueden ser medidas en un laboratorio.

Hadrones

Los hadrones son partículas subatómicas. Incluso algunas de estas partículas son constituyentes del átomo. Los protones y neutrones que conforman el núcleo atómico son hadrones. Los hadrones están conformados a su vez por partículas elementales llamadas “Quarks”.

Los hadrones que resultan de la unión de distintos quarks se dividen en dos grupos.

• Bariones: Son partículas subatómicas que están conformadas por tres quarks. Un ejemplo de este tipo de hadrones son los protones y neutrones que se mencionaron anteriormente.

• Mesones: Son hadrones que están conformados por un quark y un anti-quark. Un ejemplo de esto son los piones y los kaones.

Partículas elementales

Las partículas elementales son los constituyentes más fundamentales del universo. El Modelo Estándar de la Física de Partículas es la teoría física que se encarga de describir las propiedades e interacciones de todas las partículas elementales. Las partículas elementales se dividen en dos grandes familias llamadas “fermiones y bosones”.

Los fermiones son los constituyentes básicos de la materia y se llaman así debido a que son descritos por la Estadística de Fermi – Dirac. Además, los fermiones obedecen el Principio de Exclusión de Pauli, de tal manera que en un sistema de fermiones iguales no puede haber dos de estos en el mismo estado cuánticos. A su vez, los fermiones se dividen en dos grupos llamados “quarks” y “leptones”.

Los quarks son las partículas elementales que conforman a las partículas subatómicas conocidas como “hadrones”, entre los que se encuentran los protones y los neutrones. Existen seis tipos distintos de quarks los cuales se llaman “up”, “down”, “top”, “bottom”, “strange” y “charm”.

Los leptones son el otro bloque fundamental de la materia. Este grupo de partículas está formado por los electrones, los muones, y los tauones., además, de tres tipos distintos de neutrinos asociados a cada una de estas partículas.

La otra gran familia de partículas del Modelo Estándar son los bosones. Estas partículas reciben su nombre debido a que son descritas por medio de la Estadística de Bose – Einstein, y a diferencia de los fermiones, los bosones no obedecen el Principio de Exclusión de Pauli, de tal manera que en un sistema de bosones si pueden existir dos o más bosones en el mismo estado cuántico.

Los bosones son los responsables de mediar las interacciones nucleares fuertes, débiles y electromagnéticas entre los fermiones. La gravedad no se incluye aquí ya que esta no tiene una descripción cuántica. Los bosones del Modelo Estándar de la Física de Partículas son el fotón que es el portador de la interacción electromagnética, los bosones W y Z que portan la interacción nuclear débil, el gluón que porta la interacción nuclear fuerte y el bosón de Higgs que se encarga de darle masa a las partículas.

Por: Ángel Zamora Ramírez. Licenciado en Física egresado de la Universidad de Colima. Maestro en Ciencias en Ingeniería y Física Biomédicas egresado del CINVESTAV. Amante de la divulgación científica.

Art. actualizado: Agosto 2023; sobre el original de febrero, 2009.

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