Según la teoría
cuántica de campos, cada una de las 17 partículas fundamentales del modelo estándar está asociada a su
propio campo cuántico.
Los 12 fermiones (quarks y leptones) están
asociados a campos espinoriales de espín 1/2. La mayoría se describen mediante un tipo de campo
denominado campo de Dirac, aunque los neutrinos podrían estar descritos
por otro tipo distinto llamado campo de Majorana (esto aún no se ha
determinado con certeza). Ambos campos permiten describir la creación y
aniquilación de partículas dentro de un marco cuántico y relativista.
Los
bosones mediadores de las tres fuerzas fundamentales descritas por el modelo estándar – el fotón, los bosones
W y Z y los gluones – están descritos por campos gauge, que
son campos vectoriales de espín 1.
Estos bosones gauge pueden ser creados y aniquilados durante los procesos de
interacción entre partículas, pero su función principal es transmitir esas tres
fuerzas fundamentales.
Por
último, el bosón de Higgs está asociado a un campo escalar de espín 0. Como hemos visto en el
capítulo anterior, este campo no transmite una fuerza, sino que interactúa con otras partículas, contribuyendo
a que adquieran masa.
A
continuación, resumimos las principales características de estos tres tipos de
campos:
Campo de Dirac (campo
de la materia).
Partículas asociadas: Fermiones.
Propiedades cuánticas: Tiene
espín 1/2, lo que implica que
obedece el principio de exclusión de
Pauli (dos fermiones no
pueden ocupar el mismo estado cuántico).
Marco matemático: Se
describe mediante la ecuación de Dirac,
que unifica la mecánica cuántica con la relatividad especial.
Campos gauge (campos
de interacción o de fuerza).
Partículas asociadas: Bosones gauge.
Propiedades cuánticas: Tienen
espín 1, por tanto, no están sujetos al principio de exclusión
de Pauli.
Función: Actúan como
intermediarios en las interacciones fundamentales. Son los “mensajeros” que
transmiten las fuerzas entre partículas.
Campo escalar de
Higgs (campo de la masa).
Partícula asociada: Bosón de Higgs.
Propiedades cuánticas: Tiene
espín 0. Es la única de las 17 partículas fundamentales sin
momento angular intrínseco.
Función: No
transmite una fuerza, sino que interactúa
con otras partículas, otorgándoles masa.
Presencia:
Está presente en todo el universo,
incluso en el vacío cuántico.
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