El documento resume la evolución del modelo atómico desde principios del siglo XX hasta la actualidad. Explica cómo los experimentos de Rutherford, Bohr, Schrödinger y otros llevaron al descubrimiento de los protones, electrones, neutrones y otras partículas subatómicas. También describe las partículas elementales como fermiones, bosones, quarks y leptones, y las cuatro interacciones fundamentales que mantienen unido al universo.

1. Historia del descubrimiento de las partículas subatómicas a comienzos del siglo XX y de la naturaleza de la estructura de átomos y moléculas . Margarita Paramá Sustaeta Lucas Prieto González-Posada

2. ¿DE QUÉ ESTÁ FORMADO EL UNIVERSO? ¿QUÉ MANTIENE UNIDO AL UNIVERSO?

3. EVOLUCIÓN DEL MODELO ATÓMICO (S. XIX) Modelo de Dalton (1808): los átomos son partículas indivisibles (no se pueden destruir) Modelo de Thomsom (1897): “modelo del pudding de pasas”

4. MODELO DE RUTHERFORD (1911) Experimento de Rutherford ÁTOMO PARTE POSITIVA PARTE NEGATIVA NÚCLEO ÓRBITAS protones electrones

5. MODELO DE BOHR (1913) Los electrones siguen trayectorias circulares y cuantizadas alrededor del núcleo ORBITAS Los electrones pueden saltar de una orbita a otra absorbiendo o emitiendo un foton cuya energía se corresponda con la diferencia de energía entre las dos orbitas Sommerfeld modifico el Modelo de Bohr Orbitas elípticas Subniveles de energía (L)

6. MODELO ATOMICO DE SCHRÖDINGER (1925) Rechaza el concepto de orbita, que sustituye por el de ORBITAL Probabilidad de que un electrón se halle, en un cierto instante, en un lugar determinado Modelo cuántico no relativista que se basa en la solución de la Ecuación de Schrödinger para un potencial electrostático con simetría esférica

7. James Chadwick (1932): demostró la existencia del NEUTRÓN bombardeando átomos de Be con partículas alfa

8. IDEA DEL ÁTOMO HASTA 1932 ÁTOMO NÚCLEO ELECTRONES PROTONES NEUTRONES

9. SEGUNDA MITAD DEL SIGLO XX Interaccionan entre si gracias a PROTONES Y NEUTRONES QUARKS (partículas elementales) Bosones (transportadores de fuerza)

10. PARTÍCULAS ELEMENTALES Aquellas que no se pueden dividir en partículas mas pequeñas. Todos presentan sus correspondientes antipartículas PARTÍCULAS ELEMENTALES FERMIONES BOSONES LEPTONES QUARKS ELECTRON MUON TAUON UP DOWN CHARM STRANGE TOP BOTTOM NEUTRINOS

11. FERMIONES Spin semi-entero (1/2,3/2...) Se clasifican en Leptones Quarks

12. LEPTONES Spin -1/2 No presentan carga de color No experimentan interacción fuerte Si experimentan interacción débil 3 sabores cada sabor un doblete débil 6 leptones Partícula cargada masiva + Partícula neutra casi sin masa (neutrino)

13. Tipos de Leptones NEUTRINOS: - Masa prácticamente nula - Sin carga : apenas interaccionan con otras partículas - Afectados por la fuerza nuclear débil y la gravitatoria pero no por la nuclear fuerte ni la electromagnética. - 3 tipos: electrónico, muonico y tauonico. - Se producen en decaimientos - Sufren “oscilacion de neutrinos” SABOR MASA CARGA ¿ESTABLE? ANTIPARTÍCULA Electrón (e - ) 0.511 -1 Sí Positrón (e + ) Muón (  -  106 -1 No  Decae Antimuón(  + ) Tauón (  - ) 1784 -1 No  Decae Antitauón(  + )

14. Decaimiento Desintegración que sufren los leptones mas pesados en Sólo son posibles aquellos en los que se conserva el nº de partículas de cada sabor DECAIMIENTO DEL MUON / ANTIMUON : DECAIMIENTO DEL TAUON / ANTITAUON : Neutrino + lepton + neutrino del nuevo lepton Neutrino + par quark-antiquark Electrón+ 2neutrinos Muón + 2 neutrinos Hadrones + neutrino Aniquilación: electrón + positrón Fotón Producción: fotón electrón + positrón

15. QUARKS Spin semientero Interactúan con las cuatro fuerzas fundamentales Carga fraccionaria Nunca aparecen aislados Hadrones unidos por carga de color Existen 6 tipos de Quarks o sabores agrupados en 3 generaciones: 1ª generación: UP y DOWN 2ª generación: CHARM y STRANGE 3ª generación: TOP y BOTTOM UP DOWN BOTTOM TOP STRANGE CHARM SABORES

16. HADRONES Agrupaciones de quarks Experimentan interacción fuerte 2 tipos: - BARIONES: unión de 3 quarks (qqq). protón (uud) neutrón (udd) -MESONES: 1 quark + 1 antiquark pión (quark up + antiquark down) antipión (quark down+ antiquark up) kaón (contiene 1 quark o 1 antiquark strange )

17. Modelo atómico moderno

18. BOSONES Fotón : partícula elemental responsable de las manisfestaciones cuánticas de la radiación electromagnética Gluón : bosón portador de la interacción nuclear fuerte Bosones W y Z : portadores de la interacción nuclear débil Boson de Higgs : predicha por el Modelo Estandar pero aun no ha sido observada

19. PARTÍCULAS ELEMENTALES

20. NUCLEAR DÉBIL NUCLEAR FUERTE GRAVITATORIA EM INTERACCIONES FUNDAMENTALES

21. Interacción electromagnética Se da entre partículas con carga eléctrica Las partículas fundamentales interactuan electromagnéticamente mediante el intercambio de fotones entre partículas cargadas En el átomo: Responsable de que un electrón se combine con un núcleo Entre átomos: Interacciones EM residuales que posibilitan formación de enlaces, intercambio de electrones…

22. Interacción gravitatoria Aparece en todos los cuerpos con masa y es siempre atractiva El modelo estándar no puede explicarla satisfactoriamente Su efecto es muy pequeño en comparación con las otras interacciones fundamentales, de modo que el modelo estándar funciona correctamente sin incluirla. Actualmente, se busca integrar esta interacción en el Modelo Estándar.

23. Interacción nuclear fuerte Tiene lugar entre quarks pero no entre hadrones Se debe a la “carga de color” Cuando 2 quarks se acercan, intercambian gluones (bosones) y forman un “campo de fuerza de color”

24. Interacción nuclear débil Responsable de los decaimientos de los quarks y los leptones más pesados y su conversión en quarks y leptones más ligeros (cambios de sabor). Los bosones que transportan esta interacción son W + , W - y Z El modelo estándar unifica esta interacción y la EM a distancias muy cortas (10 -18 m) interacción electrodébil

25. Interacciones fundamentales

26. ¿DE QUÉ ESTÁ FORMADO EL UNIVERSO? Fermiones (Leptones y quarks) ¿QUÉ MANTIENE UNIDO AL UNIVERSO? Interacciones fundamentales (transportadas por bosones)

27. MODELO ESTÁNDAR Explica matemáticamente todas las partículas e interacciones complejas con: 6 quarks + 6 leptones+bosones=

28. MODELO ESTÁNDAR: UNA TEORÍA INCOMPLETA Existen aún muchas preguntas que este modelo no es capaz de responder, entre ellas: ¿¿¿¿¿¿¿¿POR QUÉ LAS PARTÍCULAS TIENEN MASA??????? HIPÓTESIS DEL CAMPO DE HIGGS

29. EL CAMPO DE HIGGS Campo cuántico existente en todo el universo, que dotaría de masa a la materia, debido a la interacción de las partículas fundamentales con el BOSÓN DE HIGGS. Se busca demostrar su existencia