El documento resume los principales modelos atómicos desde el modelo de Dalton hasta el modelo estándar actual, describiendo los modelos de Thomson, Rutherford y Bohr. Explica que el modelo estándar describe todas las partículas fundamentales y sus interacciones a través de los bosones asociados a cada fuerza. Define la materia como compuesta por quarks y leptones que interactúan mediante la emisión y absorción de bosones asociados a las fuerzas electromagnética, fuerte y débil.

1. Tema 1: El átomo.

2. Índice
Modelos atómicos.
El Modelo Estándar.
Fuerzas: Bosones
Materia: Leptones y Quarks.

3. Índice
Modelos atómicos.
Modelo de Dalton.
Modelo de Thomson.
Modelo de Bohr.
Modelo Estándar.
El Modelo Estándar.
Fuerzas: Bosones
Materia: Leptones y Quarks.

4. Modelos atómicos
Modelo de Dalton Modelo de Thomson Modelo de Rutherford Modelo de Bohr
Modelo de Dalton
La materia está formada por partículas muy
pequeñas → ÁTOMOS, que son indivisibles y
no se pueden destruir.
Los átomos de un mismo elemento son
iguales entre sí.

5. Modelos atómicos
Modelo de Dalton Modelo de Thomson Modelo de Rutherford Modelo de Bohr
En 1897 J.J. Thomson descubre el ELECTRÓN
Modelo de Thomson
El átomo está compuesto por
electrones de carga negativa en un
átomo positivo
(como un budín de pasas)
Se pensaba que los electrones se distri-
buían uniformemente alrededor del átomo.

6. Modelos atómicos
Modelo de Dalton Modelo de Thomson Modelo de Rutherford Modelo de Bohr
En 1911 → Experimento de Rutherford → Descubrimiento del núcleo
Modelo de Rutherford
El átomo está formado por dos partes:
1. La "corteza", constituida por todos
sus electrones, girando a gran velocidad alrededor de
2. un "núcleo", muy pequeño, que
concentra toda la carga eléctrica positiva
y casi toda la masa del átomo.

7. Modelos atómicos
Modelo de Dalton Modelo de Thomson Modelo de Rutherford Modelo de Bohr
En 1889 → Constante de Planck → Los fotones no tienen energía
continua sino discreta: CUÁNTOS DE ENERGÍA
Modelo de Bohr
para el átomo de H
OBJETIVO: Explicar la estabilidad de la
materia y los espectros de emisión y absorción
discretos.
Los electrones giran en órbitas circulares
alrededor del núcleo, ocupando la órbita de
menor energía posible, (más cercana al núcleo)
Cada órbita puede identificarse mediante un
número entero n: Número Cuántico Principal.
E=h ν Estabilidad del átomo: fuerza electromagnética.

8. Modelos atómicos
Modelo de Dalton Modelo de Thomson Modelo de Rutherford Modelo de Bohr
VISIÓN ACTUAL DEL ÁTOMO
Modelo Estándar
Hablamos de probabilidad
→ Funciones de onda
Partículas elementales

9. Índice
Modelos atómicos.
El Modelo Estándar.
Fuerzas: Bosones
Materia: Leptones y Quarks.

10. El Modelo Estándar
Es uno de los mayores logros de la física de
partículas.
Describe todas las partículas y sus interacciones.
Incluye:
6 quarks y sus antipartículas (en 3 colores).
“Materia”
6 leptones y sus antipartículas.
4 bosones o “intercambiadores” de fuerzas.
“Fuerzas”
Toda la materia conocida está formada por
quarks y leptones que interaccionan
intercambiando bosones.

11. El Modelo Estándar
¿Qué es la antimateria?
¿Quéy antimateria antimateria?
Partículas de materia
es la
Iguales y opuestas Una antipartícula es igual
a su partícula pero con la
Partículas de Partículas de
materia antimateria carga de signo opuesto.
Tienen algunos números
cuánticos diferentes.
¡¡ Antimateria
≠
Materia oscura !!

12. El Modelo Estándar
Leptones y
Bosones:
Quarks:
Fuerzas
Materia

13. Índice
Modelos atómicos.
El Modelo Estándar.
Fuerzas: Bosones
Fuerza Electromagnética.
Fuerza Fuerte
Fuerza Débil
Fuerza Gravitatoria
Materia: Leptones y Quarks.

14. Fuerzas: Bosones
Protones y electrones separados por la fuerza
electromagnética (distinta carga → se atraen)
… pero ¿qué pasa con los protones en el núcleo?
¿por qué no se repelen?
Fuerza Intensidad relativa Acción
Gravitatoria 1 Nos mantiene sobre el suelo
Débil 1029 Interacciones en el núcleo
Electromagnética 1040 Une protones y electrones
Fuerte 1043 Mantiene el núcleo unido
Cada fuerza tiene una partícula asociada con ella, un
bosón, que le permite actuar a distancia.

15. Fuerzas: Bosones
1. Fuerza Electromagnética
Emitiendo o absorbiendo un fotón el electrón
puede cambiar su posición y su energía en
un átomo.
El fotón es un bosón de masa m=0 y carga q=0
Existe un intercambio de partículas.
Ocurre entre partículas cargadas.

16. Fuerzas: Bosones
2. Fuerza Fuerte
Hace que protones (cargados positivamente)
permanezcan unidos en el interior del núcleo.
Actúa entre quarks.
Los quarks tienen una “carga fuerte” llamada
“carga de color”. Hay tres colores “rojo”, “azul” y
“verde”.
La fuerza entre cargas de color es muy intensa.
Dos quarks interaccionan intercambiando gluones.
Los gluones también tienen carga de color.

17. Fuerzas: Bosones
3. Fuerza Débil
Implica interacciones entre quarks y leptones, como la
desintegración beta.
La carga débil se denomina “sabor” y hay dos.
Hay tres portadores de fuerza: W+, W- y Z0. Tienen masa.
Desintegración beta:
1. Un quark “d” del neutrón decae en
un quark “u” emitiendo un bosón “W”
2. Finalmente, el bosón decae en leptones

18. Fuerzas: Bosones
Unificación
El modelo estándar intenta unificar las
cuatro fuerzas elementales.
Eléctrica Electromagnética
Electrodébil
Magnética
Débil ?
Fuerte
¿Y la gravitatoria? … ¡No encaja!

19. Fuerzas: Bosones
4. Fuerza Gravitatoria
¿Gravitón?
La gravedad de Einstein no es válida a cortas
distancias.
No se ha encontrado un equivalente cuántico.
Teóricamente, la interacción gravitatoria intercam-
biaría un bosón llamado gravitón, pero...
… el gravitón no ha sido descubierto.
Como la gravedad es muy poco intensa a cortas
distancias, el Modelo Estándar funciona muy bien
con electromagnetismo, interacción débil y fuerza
fuerte.

20. Índice
Modelos atómicos.
El Modelo Estándar.
Fuerzas: Bosones
Materia: Leptones y Quarks.
Quarks.
Leptones.

21. Materia: Leptones y Quarks
Quarks Leptones
1. Quarks
Existen tres familias de quarks: (u,d), (c,s) y (t,b)
Tienen carga eléctrica, sabor y color.
Sienten todas las interacciones fundamentales:
electromagnética, débil, fuerte ( y gravitatoria).
No existen de forma libre, sino en combinaciones
sin color:
Up y Down: materia normal.
protones (uud) y neutrones (udd)
Charm, Strange, Top y Bottom:
rayos cósmicos o aceleradores.

22. Materia: Leptones y Quarks
Quarks Leptones
2. Leptones
Tienen carga eléctrica (o no), y tienen sabor, pero
no color.
Sienten todas las interacciones fundamentales
salvo la fuerte: electromagnética, débil ( y gravitatoria)
Los electrones “e-” y neutrinos electrónicos “νe” son
los constituyentes de la materia “normal”.
Los demás (muones, tauones, y
antineutrinos muónicos y tauónicos)
se producen en colisiones en rayos
cósmicos o en aceleradores.