Partículas subatómicas: definición y características

Clásicamente, desde que se realizaron los primeros modelos atómicos, se ha descrito que estos los átomos formados por tres partículas: protones, electrones y neutrones. Gracias a posteriores investigaciones de la física atómica, se descubrió que además de estas existían otras partículas que forman los átomos. Actualmente se sabe de la existencia de las siguientes partículas subátomicas:

• Bosón
• Positrón
• Electrón
• Protón
• Fermión
• Neutrino
• Hadrón
• Neutrón
• Leptón
• Quark
• Mesón

Esto no quiere decir que estas sean las únicas partículas subátomicas que forman el átomo ya que, debido a su poca estabilidad, tamaño, etc. estas partículas son muy difíciles de estudiar y, por tanto, de descubrir. En los próximos años se pueden ir añadiendo a esta lista otras partículas e indudablemente se irá perfeccionando el conocimiento que tenemos actualmente sobre estas.

Ya que se sabe poco sobre las nuevas partículas subátomicas, en los próximos apartados solo estudiaremos las características de las partículas subátomicas clásicas: protón, electrón y neutrón.

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El protón es una partícula que se encuentra en el núcleo de los átomos. Las principales características del protón son:

• El protón es una partícula con carga positiva de 1,6 × 10^-19 C
• El protón se encuentra en el núcleo de los átomos. El conjunto de protones y neutrones, que forman el núcleo de los átomos, se denomina nucleones.
• Es una partícula estable, con una vida media de más de 10³⁵ años.
• El protón tiene un radio de 8,4184 × 10^-16 m, por lo que es 100 mil veces menor que un átomo entero.
• El protón tiene una masa de 1,672621898×10⁻²⁷ kg, por lo que es 1836 veces más pesado que el electrón.
• Hasta la década de los setenta se creía que el protón era una partícula elemental pero ahora se sabe que es una partícula compuesta. Los protones están compuestos por tres quarks (unidos mediante gluones), por lo que se engloban dentro del grupo de las partículas subátomicas de los bariones (partículas compuestas por tres quarks).
• Los protones tienen un espín 1/2 ħ, por lo que se consideran fermiones (partículas de espín semientero).
• El número de protones de un átomo determina el número atómico del mismo, y con ello el elemento químico al que pertenece. Por ejemplo, todos los átomos con 20 protones en su núcleo tienen un número atómico de 20 y son átomos de calcio (Ca).

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El neutrón es una partícula que, al igual que el protón, se encuentra en el núcleo de los átomos. Las principales características del neutrón son:

• El neutrón, haciendo honor a su nombre, tiene carga eléctrica neutra (0 C)
• El neutrón se encuentra en el núcleo de todos átomos excepto del protio (átomo compuesto solamente de un protón y un electrón). El conjunto de protones y neutrones, que forman el núcleo de los átomos, se denomina nucleones.
• A diferencia del protón, el neutrón es una partícula muy inestable, con una vida media de unos 14.7 minutos (879,4 ± 0,6 s) .
• El neutrón tiene una masa parecida a la del protón y es de 1,67492729×10⁻²⁷ kg. En conjunto con el protón forman un núcleo que, en comparación con los electrones que orbitan a su alrededor, es muy pesado.
• Los neutrones, al igual que los protones, están formados por tres quarks, por lo que se engloban dentro de los bariones.
• Los neutrones también tienen un espín 1/2 ħ, por lo que se consideran fermiones (partículas de espín semientero).

Los electrones, que pueden representarse como e^-, son partículas que pueden encontrarse de forma libre o formando parte de un átomo, orbitando alrededor del núcleo formado por neutrones y protones. Las características principales de los electrones son:

• El electrón tiene una carga igual a la de los protones pero de signo contrario, es decir, −1.6×10⁻¹⁹ C.
• El electrón se encuentra en la corteza del átomo, girando u orbitando alrededor del núcleo pero también puede encontrarse aislada.
• El electrón es una partícula estable con una vida media de unos 4,6 × 10²⁶ años.
• Esta partícula es muy pequeña comparada con las anteriores, tiene una masa de 9,10938291×10⁻³¹ kg, lo que la hace unas 1836 veces menos pesada que el protón.
• A diferencia de las anteriores, el electrón sí es una partícula elemental ya que hasta la fecha no se ha demostrado que esté formada por otras más pequeñas. De hecho, el electrón pertenece al grupo de los leptones, que se cree que son las verdaderas partículas elementales.
• Los electrones tienen un espín de ± 1/2 ħ, por lo que también se consideran fermiones (partículas de espín semientero).

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