hadrones para dummies I

Hace poco cuando se hicieron las primeras pruebas en el colisionador de iones pesados en el CERN muchas personas hablaron que se iba acabar el mundo, ya que iban a colisionador dos hadrones y podrían crear un agujero negro.
Lo que mas me preocupo leyendo todos los comentarios es que casi nadie tenia idea que es un hadrón
Me imagino la cara que pusieron mucho cuando buscaron en la Wikipedia la palabra “hadrón”.
Voy a tratar de explicarlo de manera mas sencilla… pero eso lleva un poco de tiempo….. Por eso si usted quiere un post Haikou, este no lo es.

A principios del siglo XX se comenzó a descubrir la estructura de la materia, ahora nos parece increíble, pero muchos físicos tenían dudas sobre la existencia de los átomos, a pesar que la teoría atómica había sido propuesta en 1801 por Dalton (el mismo del daltonismo) entre ellos tenemos a Mach (el de los números mach) que tiene el merito de ser la única referencia que utilizo Einstein en sus trabajos, Plank (el fundador de la teoría quántica) y muchos mas. Solo luego de los trabajos de Einstein sobre el movimiento browiano fue que se tuvo pruebas que existían los átomos y todos aceptaron.
Para ese momento se sabía que el átomo estaba formado por un núcleo y electrones que de alguna manera estaban alrededor de este.
Se sabia que los electrones tenían carga negativa y el núcleo una carga positiva. Ese modelo no podía explicar la radiactividad que se había descubierto desde hacia un tiempo.
Y lo mas grave, no podía explicar un núcleo mas complicado que el hidrogeno mas básico.

Todos hemos jugado con imanes, y sabemos que al poner dos imanes con la misma carga estos se repelen. Este fenómeno de repulsión electromagnética es la razón por la cual sentimos que las cosas son sólidas, ya que los electrones de nuestras células repelen a los electrones que existen en otros materiales, y nos da la sensación que son sólidos.
Si sabemos un poco mas de física sabemos que las cargas se repelen inversamente proporcionales al cuadrado de su distancia.
No se sabia mucho sobre el núcleo pero si se sabia que era muy, muy pequeño.
Vamos a suponer que el núcleo de un átomo mide 30cm, como un balón de futbol. El electrón mas cercano estaría a unos 30 km de distancia, y ya podemos imaginar la fuerza de repulsión a tan corta distancia si el helio tenia dos protones en un espacio tan pequeño ¡Destruiría al núcleo! Por lo tanto no podría existir el helio y mucho menos el carbono.
(el carbono tiene mas protones)
Para resolver ese problema se pensó que el núcleo estaba formado por otras partículas que evitaban que se destruyera, y esas partículas tenían que tener una carga eléctrica neutra, y por ello se le llamaron Neutrones.
Luego de ello, fueron detectados.
Pero ya el átomo no era tan simple, tenia neutrones, protones y electrones.
Pero había una gran diferencia entre ellos. El protón y el neutrón eran sumamente pesados en comparación al electrón. De hecho el protón era unas 1800 veces mas pesado que el electrón ¿por cual razón el protón era tan pesado en relación al electrón?
En ese momento nadie tenía la menor idea. Pero sirvió para hacer la primera clasificación de las partículas entre las “pesadas” y fueron llamadas bariones que significa pesadas y los leptones que significan ligeros, el lepton mas común es el electrón.
Aun a finales de los años 30 solo se tenia una cierta idea difusa de cómo se producía la radiactividad.
En el año 1932 Carl Anderson, quien era un reputado tenista, y un andinista y alpinista de primera categoría- las malas lenguas dicen que también era un reconocido mujeriego a nivel internacional- comenzó a realizar experimentos con rayos cósmicos a gran altitud, ya que al parecer tenia como hobby la física de partículas, para matar sus pocas horas de aburrimiento (se gano un premio Nobel, la vida no es justa) descubrió entre otras cosas una especie de partícula parecida al electrón, pero mas pesada, que fue llamada muon (el premio Nobel fue por descubrimiento de la antimateria), Las cosas se complicaban, además resulto que el neutrón era inestable y fuera del núcleo tenia una vida media de unos 916 seg.




Aquí tengo que hacer un paréntesis para explicar que significa esto.
Vamos a suponer que tenemos 1000 neutrones, no todos se desintegraran al mismo momento, algunos lo hacen antes, otros después. Algo similar a como el maíz se convierte en cotufas, no todos los granos se convierten en cotufa al mismo tiempo.
Pero podemos hablar de la vida media, esto es el tiempo en que una fracción de todos ellos se desintegra, esto es para que su número se reduzca a la mitad, esto es 500 y según la grafica ese tiempo será de 636 seg.
Otra manera muy común de medir el tiempo de semi desintegración es en conocer el tiempo que la muestra tardaría en reducirse a 1/2,718=0,367=36,7%
Del tamaño original. El numero 2,718 se designa por la letra e y 1/e se llama la vida media de la muestra. Y según la formula su vida media será de 918 seg. Y se desintegra en un protón, un electrón y una pequeña parte que nadie sabía que era, pero sobraba algo de energía y una parte de algo llamado spin.
Eso dio la primera pista que las cosas se seguían complicando.
Esa pequeña parte que sobraba era lo que luego se llamaría neutrino.
Cuando se estaba construyendo la bomba atómica se pudo profundizar mas en los misterios del átomo.
Se supo que existía una fuerza nuclear fuerte y otra débil, en ese momento existían cuatro fuerzas fundamentales. La nuclear fuerte, la débil, el electromagnetismo y la más intrigante de todas, la gravedad.
Se le puso la palabra hadrones que significa denso en griego a las partículas que eran afectadas por la fuerza nuclear fuerte.
Otra manera de clasificar las partículas era como fermiones y bosones.
Esto es las partículas que siguen las estadísticas de Einstein y Bose y las que siguen las estadísticas de Fermín.
La diferencia es obvia. Vamos a suponer que estamos en un concierto de Metallica y a todos nos dan un asiento y nos quedamos sentados ahí. Como no puede estar sentadas en el mismo sitio dos personas decimos que se cumple el principio de exclusión de Pauli. Y por lo tanto son fermiones
Pero apenas comienza el concierto, todas las personas saltan de sus asientos y se agolpan cerca de la tarima, sin orden, ahí no se cumple el principio de exclusión de Pauli, ya que uno se monta arriba de otro para ver mejor. Eso son los bosones
Los fermiones están asociados a la materia, y los bosones a las fuerzas.
Un electrón es un fermión, al igual que un protón.
El foton y gluon son bosones y están asociados a las fuerzas, el foton trasmite la fuerza electromagnética y el gluon es la partícula de la fuerza nuclear fuerte.
Ahora vamos a eliminar otro mito, en el núcleo no están diferencias el protón y el neutrón, forman algo parecido a una gota de agua, por eso tampoco podemos decir que tengan una forma definida, puede ser largo y al rato parecer un cilindro, a eso se le llama nucleón.
El protón y el neutrón no existen dentro del núcleo, existen cuando alguno de ellos sale.
Es complicado, vuelvo a tratar, sus identidades están mezcladas, no tienen forma dentro del núcleo, decir que están separados es tan falso como decir que están unidos.




Existen muchísimos hadrones que son bariones mas pesados que el neutrón.
Cuando digo pesado no es peso en el sentido usual de la palabra, ya que el peso esta dado en unidades de energía, usualmente electro voltios un giga electro voltios . y tampoco tienen un peso definido.
Supongamos que queremos saber cuanto pesamos, y para ello tenemos mil pesas, pero ninguna de ella esta graduada, por lo tanto no dan el peso correcto, si comenzamos a pesarnos en todas ellas y luego hacemos una grafica (2) podemos decir que nuestro peso esta entre los parámetros entre las líneas, digamos que son 40 kg y 80kg pero tiene un pico en 71kg.
Tal vez ese no se nuestro peso real, pero si sabemos que esta 40 y 80 y existen muchas probabilidades que sea 71 kg.
Eso mismo pasa con los pesos de las partículas subatómicas, cuando se dice que tal partícula pesa 512 Megavoltios lo que se esta diciendo es que en las mediciones tiene un pico en 512 Megavoltios, aunque puede ser mas o un poco menos.

**Durante casi un mes estaba dudando si podía explicar esto de manera sencilla que todos pudieran comprender lo que es Hadrón y sus complejidades, aun no termino ya que hasta ahora no he dicho nada. Pero he dejado en claro algunos conceptos que se necesitan para comprender lo que luego diré, estoy suponiendo que las personas que leen esto no saben nada del tema.
Si hasta ahora he dicho algo que no se comprenda claramente, por favor díganmelo. Espero con suerte continuar mañana ya que ahora tengo que marcharme a pelear con los mecánicos **
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