Parlem deParlem de ciència?Parlem de ciència?Parlem de ciència?Penso acabar amb aquest escrit, almenys de moment, la sèrie dedicada a la Ciència Física i al món atòmic i subatòmic; potser un altre dia parlaré de l’Univers, la seva immensitat, els seus misteris.
El mes passat vaig exposar molt succintament com al segle XX la idea d’una matèria formada només d’àtoms indivisibles es va haver d’abandonar. Apareixien els protons i neutrons en el nucli atòmic, els electrons que aparentment es movien en òrbites al seu voltant, i es demostrava l’existència de l’antimatèria, dels neutrins, i de la força feble. Després el panorama es complicava amb el
descobriment del muó, el pió, el tauó, el neutrí muònic i el neutrí tauònic.A mesura que es va anar teoritzant i experimentant amb els acceleradors de partícules es va descobrir que ni els protons ni els neutrons no eren indivisibles, sinó que uns i altres estaven formats per elements més petits, descoberts pels volts de l’any 1960, als quals es va donar el nom –estrany, literari- de quarks. Però no hi havia pas una sola classe de quarks, sinó que n’hi havia de sis classes. Les partícules d’energia que mantenen units els quarks s’anomenen gluons (de glue, goma d’enganxar) i constitueixen la interacció anomenada forçaforta perquè és capaç de mantenir els quarks fortament aplegats formant protons i neutrons.
Ja he avisat que aquesta és una història complicada. Amb tanta família de partícules, també els físics es varen començar de posar nerviosos: a on portava tanta diversitat? Si observem la figura que adjunto, es veu que, malgrat el desori de partícules i forces descobertes, ha estat possible d’establir una classificació de tots els elements que he citat. A aquesta classificació se l’anomena el Model Estàndar:
La matèria està formada per 6 classes de quarks: l’amunt, l’avall, l’encant, l’estrany, el cim, el fons, i per 6 classes de leptons: l’electró, el muó, el tauó, el neutrí electrònic, el neutrí muònic, el neutrí tauònic.
L’energia és transmesa per 4 menes de forces: l’electromagnètica, la forta, la feble, la gravetat.
M’he deixat moltes complicacions molt difícils de resumir i d’entendre (spins, sabors, colors, simetries, etc), totes les quals dugueren a la classificació de les partícules en hadrons (en grec “dens”), sensibles a la força nuclear forta, i leptons(en grec “lleuger”), que no experimenten la força nuclear forta. Ja sé que l’explicació s’ha complicat molt, però amics lectors, les coses són com són.
Als que hàgiu estat capaços d’arribar fins aquí us hi afegiré que el Model Estàndar ha permès de sistematitzar tot allò que forma l’Univers, nosaltres inclosos, és clar, en dos grups de partícules, les de matèria i les d’energia, de la forma següent:
1 – Fermions. Són les partícules de matèria, i comprenen els hadrons i els leptons.
– Hadrons. Es componen de tres o de dos quarks, i per tant no són partícules elementals, sinó compostes. Són hadrons de tres quarks els protons, neutrons, antiprotons i antineutrons, que constitueixen la major part de la massa (pes) de la matèria visible de l’univers. És hadró de dos quarks el pió.
– Leptons. Són els electrons, muons,tauons, tots amb càrrega elèctrica, i els seus neutrins: electrònic,muònic i tauònic, sense càrrega (són 6, i comptant les seves 6 antipartícules, fan en total 12 leptons).
2 – Bosons. Són les partícules transmissores d’energia.
– Fotons per a l’electromagnetisme (comprèn la llum).
– Bosons W i Z per a la força feble.
– Gluons per a la força nuclear forta.
Les partícules responsables d’aquestes tres forces (electromagnètica, feble, forta) ja han estat detectades. Falta trobar el Gravitó responsable de la gravetat.
Els que llegiu aquests tipus de notícies als diaris, haureu sabut que a Ginebra els investigadors de l’accelerador europeu estan treballant a la cerca d’una partícula que ja és famosa. Al 1960, el físic britànic Peter Higgs va anunciar que, perquè l’existència de la massa pogués encaixar en el Model Estàndard, havia d’existir una partícula que mai no s’ha observat, i que des de llavors porta el seu nom, el bosó de Higgs. I si no es trobés? S’hauria de concloure que alguna cosa falla en el Model Estàndard i que les coses són més complicades del que s’esperava. Els científics ja estan acostumats a haver de treballar sempre, per si cas, en teories noves. I ja ho estan fent.
Tanmateix, per als qui no vulgueu anar més enllà, en teniu ben bé prou sabent que la immensa majoria de la matèria que ens envolta està formada per unes poques partícules. Moltes de les altres s’han produït artificialment i són de vida molt curta. Les realment importants són: al nucli de l’àtom, els protons (de càrrega elèctrica positiva i formats per quarks) i els neutrons (sense càrrega i també formats per quarks); i fora del nucli els electrons (de càrrega negativa). Hi podem afegir els neutrins.
El nostre cos, com tot l’Univers, està fet de protons, neutrons i electrons; i el sol (i altres astres) està emetent un enorme flux de neutrins, de manera que cada moment el nostre cos és travessat per milions i milions de neutrins que hi passen a través com si fóssim transparents.
Per acabar. El lector que es vulgui entretenir una mica més amb tot plegat pot acudir a internet:
