Divulgación Los bosones tienen o no tienen masa, otras preguntas

[loroky]

Hola, verán se que todo lo que nos rodea, son fermiones (leptones y quarks) y bosones (fotones, gluones, w y z, higgs). (Bueno, y materia oscura por lo que tengo entendido, pero eso es otra movida)
Pero en serio, me rayo pero de una manera que no es normal, estoy a punto de pasar a 2º de Bachillerato, y esque en serio a mi esto me fascina y cada vez que leo algo quiero saber más y más y más.
En resumidas cuentas lo que yo tengo entendido es que los bosones no tendrían que tener masa, pero sin embargo, no tengo ni puñetera idea de porque el boson de higgs, los bosones w y z tienen masa. Sé que los bosones son particulas que transmiten energía, los tipos de fuerzas que existen (gravitatoria, electromagnetica, nuclear fuerte, y débil) y que los fermiones, es de lo que esta formada la materia, nosotros mismos, los 18 quarks que existen dan lugar a neutrones y protones dependiendo de su sabor y color, los electrones que son leptones, y dan junto con los neutrones y protones, los átomos. Luego también está el neutrino, que es algo que no consigo entender, vamos a ver, como algo con masa atraviesa toda la tierra (eso lo entiendo) pero sin embargo un fotón que no tiene masa no atraviesa la tierra, o eso tengo entendido, esa es la parte que no entiendo, porque lo de que el neutrino lo atraviesa, lo puedo entender, es tan finitamente enano, que hay una posibilidad practicamente nula de que otra particula material la toque. Este temita me interesa demasiado, pero es que hay tanto que no se, o de lo que dudo, total, ahora pones boson masivo en google, y con el bombazo de Higgs te salen más que 1000 periódicos diciendo, video de 4 minutos que lo explica, xD. Eso se como es el bosón de Higgs, lo que no se es porque los bosones tienen masa, si se suponen que son partículas que transmiten energía. Tambien es gracioso que el Bosón de Higgs tenga masa, se supone que la masa la da el campo de Higgs, no? entonces como va?,en ese campo de Higgs, los bosones de higgs chocan entre si interaccionando, y dandose masa muta? xDDDDDDDDDD
Luego otra cosita, la única partícula que viaja a la velocidad de la luz, es el fotón? El gluón por ejemplo, que no tiene masa, podría viajar a la velocidad de la luz?
Algunos seguro que me querreis matar, pero es que son dudas que me hago, y no consigo resolver por mi mismo, necesito recurrir a vosotros, los expertos en la materia.
En resumidas cuentas las preguntas son:
-¿Porque los bosones tienen masa unos si, y otros no?
-¿En general, que es el neutrino, y porque siendo masivo, consigue atravesar masa, y los fotones, no masivos, no lo consiguen (o si lo consiguen y no tengo ni idea)?
-¿Los protones y neutrones vienen de los quarks todos ellos no?
-Eso de que los bosones w y z cambian el sabor de los leptones y quarks, que narices quiere decir?
-Los bosones de Higgs, ¿como consiguen su masa? (no creo que sea de la manera que yo he dicho arriba, o si... no sé xD)
-La única partícula que viaja a la velocidad de la luz, es el fotón?
Están son las preguntas que ahora mismo más me abruman, espero que con vuestros conocimientos me las podais resolver.
Muchas gracias y saludos.

[sater]

Re: Los bosones tienen o no tienen masa, otras preguntas

Lee esto. http://estudiarfisica.wordpress.com/...e-2013-burgos/

Es algo denso en según que partes

[teclado]

Re: Los bosones tienen o no tienen masa, otras preguntas

1ª pregunta: Por definición un bosón es cualquier partícula de espín entero (0,1,2,...) y un fermión cualquiera de espín semiimpar (1/2,3/2,5/2,...). No hay ninguna relación con la masa, son términos que se derivan de la mecánica estadística y el comportamiento de bosones y fermiones difiere según el principio de exclusión de Pauli (dos bosones pueden ocupar el mismo estado, dos fermiones no, aunque no me preguntes por qué).

2ª pregunta: La fuerza que se asocia a la masa es la gravedad, que para las partículas subatómicas se puede pasar por alto, pues lo normal es que en los fenómenos mesurables intervengan fuerzas muchísimos órdenes de magnitud mayores como la fuerza nuclear débil en el caso de los neutrinos o la electromagnética en el caso de los fotones. La respuesta a por qué los neutrinos atraviesan la materia y no los fotones está en lo que acabo de decir, los neutrinos no tienen carga y por ende no interaccionan eléctricamente, sólo interaccionan con el resto de materia mediante la fuerza nuclear débil, que es de corto alcance. Por otro lado los fotones, aunque no tienen masa interaccionan con las cargas mediante la fuerza electromagnética a distancias largas. Los neutrinos son esencialmente partículas que sólo interaccionan con la materia mediante la fuerza nuclear débil (aunque tienen cierto momento magnético pero esto es otra historia).

3ª pregunta: Los protones y los neutrones son agrupaciones de 2 quarks en tríadas (uud y udd respectivamente, según creo recordar), aunque hay otros 4 quarks distintos de estos que dan lugar a otras partículas agrupándose en tríadas o parejas.

4ª pregunta: Los bosones W y Z son los mediadores de la interacción nuclear débil. Estos cambian quarks unos por otros, dando reacciones como la de desintegración de un neutrón: $n\rightarrow p^++W^-\rightarrow p^++e^-+\bar{\nu}_{e^-}$, en la que se intercambia un quark d del neutrón por un quark u del protón.

5ª pregunta: No hay ningún motivo por el que pensar que los bosones de Higgs no interaccionan entre sí.

6ª pregunta: Cualquier partícula sin masa viaja a la velocidad de la luz. Esto hasta donde yo sé incluye fotones, gluones y gravitones (mediadores respectivamente de la fuerza electromagnética, nuclear fuerte y gravitatoria).

Espero no haber sido demasiado críptico y que sean las respuestas que buscas.

Saludos.

[loroky]

Re: Los bosones tienen o no tienen masa, otras preguntas

Muchisisisímas gracias a los dos en serio. No me ha quedado del todo claro la pregunta 4 , haber lo unico que dude de ahi es, los gluones dan lugar a la interaccion nuclear fuerte, que es la que produce que los protones y neutrones se mantengan en el nucleo (me equivoco?) y la nuclear débil mantiene a los quarks unidos formando otras particulas, o desintegra particulas como el neutron para dar un proton mas un boson w que se desintegra en un proton mas un electron mas Ve? (fijo que lo he leido mal), esto conllevaría que la fuerza nuclear debil tambien causa descomposiciones radiactivas por ejemplo, me equivoco?. Lo de ve no lo habia visto nunca xD, supongo que será velocidad de algo, tened en cuenta que voy a empezar 2º de Bachillerato, perdonádme por mi incultura xD
Por el resto tras tu respuesta me ha surgido una preguntilla. Has hablado de que la gravedad la "transportan" por asi decirlo los bosones gravitones, se ha demostrado que estos existen, pero porque no esta en el modelo estándar de particulas, por lo que he leido no encaja la gravedad con todo eso, pero alguien sabe por que?
De los gravitones ley que segun la teoria M (evolucion por decirlo de alguna maera de la teoria de cuerdas) es la una particula que se rodea de cuerdas, mientras que el resto como los fotones estan pegadas a nuestra membrana de 4 dimensiones (considerando el tiempo) formando un semicirculo y entre este y la menbrana, el foton. Y por esto los gravitones son los que pueden escapar a otras dimensiones. Personalmente creo que la pregunta que he realizado esta relaccionada con esto.
Tambien se dice que de ser totalmente cierto lo del boson de higgs hubiese habido un big crunch en el instante en el que nació el universo, y como que no...
Resumiendo, lo que afirmo arriba de los tipos de fuerzas nucleares es cierto?, alguien sabría responder a lo formulado sobre los gravitones?
Muchisimas gracias por vuestra ayuda, me ha servido de mucho, Saludos

[teclado]

Re: Los bosones tienen o no tienen masa, otras preguntas

$\bar{\nu}_e$ es un antineutrino electrónico. En el modelo estándar hay tres tipos de neutrinos (los electrónicos -$\nu_e$-, los muónicos -$\nu_\mu$- y los tauónicos -$\nu_\tau$) y sus correspondientes antipartículas, los antineutrinos (electrónicos -$\bar{\nu}_e$-, muónicos -$\bar{\nu}_\mu$- y los tauónicos -$\bar{\nu}_\tau$)). Cada tipo de neutrino acompaña al leptón correspondiente (electrón, muón o tauón) en las reacciones, manteniéndose en la reacción el número de partículas menos el número de antipartículas (si se produce un electrón se producirá también un antineutrino electrónico, y si se produce un antimuón se producirá un neutrino muónico).

La fuerza nuclear fuerte es tanto la que mantiene los quarks unidos para formar protones o neutrones como la que une los protones y neutrones en el nucleo. La interacción débil cambia el sabor de los quarks, esto es la naturaleza del quark, cambiando por ejemplo un quark d por uno u de forma que un neutrón (que es un grupo de tres quarks: udd) se transforma en un protón (uud). La reacción de desintegración podía haberse puesto de la siguiente forma:

$n+W^+\rightarrow p^+$

A un neutrón le llega un bosón $W^+$ que lo transforma en un protón. No me preguntes de dónde sale el bosón W porque no lo tengo muy claro, quizás otro lo sepa mejor y te lo pueda explicar, aunque puede venir, por ejemplo de la colisión de un positrón (la antipartícula del electrón) y un neutrino electrónico.

[loroky]

Re: Los bosones tienen o no tienen masa, otras preguntas

Muchas gracias por la aclaración.
En lo referido a la antimateria, los antineutrinos, positrones y todo eso, que es exactamente la antimateria, porque se caracteriza?
Saludos

[teclado]

Re: Los bosones tienen o no tienen masa, otras preguntas

Estudiando las partículas elementales ves que por cada partícula tiene que haber otra con su misma masa y espín, carga opuesta, etc. a la que llamamos su antipartícula, de forma que si se unen en un estado ligado que decae se aniquilan mutuamente emitiendo dos fotones idénticos que se desplazan en direcciones opuestas.

Cuando se formó la materia en el universo a partir de la energía que había siguiendo el proceso opuesto al anterior se formaba también antimateria (una partícula de materia y su correspondiente antipartícula), pero hasta donde llegamos a ver no se formó tanta antimateria como materia y la segunda dominó sobre la primera.

Algunos núcleos como el de ²²Na pueden emitir positrones en una reacción que lo convierte en ²²Ne, aunque en su lugar puede captar un electrón que lo orbite, quedando lo mismo (en ambas reacciones se emite además un neutrino o se absorbe un antineutrino). Las estrellas emiten contínuamente neutrinos y antineutrinos y las supernovas los emiten masivamente y pueden detectarse observando este tipo de reacciones. Por ejemplo, la transición de ³⁷Cl a ³⁷Ar absorbe un neutrino y emite además un electrón, que puede detectarse fácilmente.