Física de Partículas: Estándar e Hipotét

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Modelo Estándar de la Física de Partículas Describe las partículas fundamentales y las fuerzas que interactúan entre ellas. Excluye la gravedad. Fermiones (Materia) Partículas de espín semientero ($1/2, 3/2, ...$), obedecen el Principio de Exclusión de Pauli. Quarks (interactúan fuertemente): Primera generación: $u$ (up), $d$ (down) Segunda generación: $c$ (charm), $s$ (strange) Tercera generación: $t$ (top), $b$ (bottom) Propiedades: Carga eléctrica (ej. $u: +2/3e, d: -1/3e$), color. Leptones (no interactúan fuertemente): Primera generación: $e^-$ (electrón), $\nu_e$ (neutrino electrónico) Segunda generación: $\mu^-$ (muón), $\nu_\mu$ (neutrino muónico) Tercera generación: $\tau^-$ (tau), $\nu_\tau$ (neutrino tauónico) Propiedades: Carga eléctrica (ej. $e^-: -e, \nu_e: 0$), masa. Bosones (Fuerzas) Partículas de espín entero ($0, 1, 2, ...$), no obedecen el Principio de Exclusión de Pauli. Fotón ($\gamma$): Mediadore de la fuerza electromagnética. Masa $m=0$, carga $q=0$, espín $J=1$. Gluones ($g$): Mediadores de la fuerza nuclear fuerte. 8 tipos. Masa $m=0$, carga $q=0$, espín $J=1$. Bosones W y Z ($W^\pm, Z^0$): Mediadores de la fuerza nuclear débil. Masa grande, espín $J=1$. Bosón de Higgs ($H^0$): Responsable de dar masa a otras partículas a través del campo de Higgs. Masa $m \approx 125 \text{ GeV/c}^2$, carga $q=0$, espín $J=0$. Partículas Teóricas Partículas predichas por extensiones del Modelo Estándar o por teorías alternativas, aún no observadas experimentalmente. Supersimetría (SUSY) Cada partícula del Modelo Estándar tiene una "supercompañera" con espín diferente. Sleptones ($\tilde{e}, \tilde{\mu}, \tilde{\tau}, \tilde{\nu}$): Supercompañeras de los leptones. Bosones. Squarks ($\tilde{u}, \tilde{d}, \tilde{c}, \tilde{s}, \tilde{t}, \tilde{b}$): Supercompañeras de los quarks. Bosones. Neutralinos ($\tilde{\chi}^0_1, \tilde{\chi}^0_2, \tilde{\chi}^0_3, \tilde{\chi}^0_4$): Mezcla de supercompañeras de bosones neutros (fotino, zino, higgsinos). El más ligero es un candidato a materia oscura. Charguinos ($\tilde{\chi}^\pm_1, \tilde{\chi}^\pm_2$): Mezcla de supercompañeras de bosones cargados (wino, higgsinos). Gaugino : Supercompañeros de los bosones de gauge (fotino, gluino, wino, zino). Higgsino : Supercompañeros de los bosones de Higgs. Materia Oscura Sustancia hipotética que no interactúa con la luz ni otras fuerzas electromagnéticas. WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles): Partículas masivas que interactúan débilmente. Candidatos incluyen neutralinos. Axiones : Partículas escalares hipotéticas propuestas para resolver el problema CP fuerte en la cromodinámica cuántica (QCD). Masa muy pequeña, interactúan muy débilmente. MACHOs (Massive Astrophysical Compact Halo Objects): Objetos masivos pero no particulados (ej. agujeros negros primordiales, enanas marrones). Energía Oscura Forma de energía hipotética que se cree responsable de la expansión acelerada del universo. No se asocia directamente con una partícula, pero algunas teorías la vinculan con campos escalares o propiedades del vacío. Partículas Hipotéticas Partículas especulativas que surgen de diversas teorías, a menudo más allá de SUSY. Gravitón Partícula mediadora hipotética de la fuerza gravitatoria. Espín $J=2$, masa $m=0$. No incluido en el Modelo Estándar. Taquiones Partículas hipotéticas que siempre viajan más rápido que la velocidad de la luz en el vacío ($c$). Tendrían masa imaginaria. Su existencia violaría la causalidad. Monopolos Magnéticos Partículas hipotéticas con una "carga magnética" neta (polo norte o sur aislado). Predichos por algunas teorías de Gran Unificación. Bosones X y Y Partículas hipotéticas predichas por teorías de Gran Unificación (GUTs). Mediarían interacciones que convertirían quarks en leptones, llevando a la desintegración protónica. Partículas de Kaluza-Klein Surgen en teorías con dimensiones extras. Cada partícula del Modelo Estándar tendría copias más masivas en estas dimensiones. Preones Partículas hipotéticas que serían los constituyentes de los quarks y leptones. Una teoría más fundamental que el Modelo Estándar. Quark Extraños (Exotic Quarks) Más allá de las 3 generaciones, como los quarks de cuarta generación (t', b'). Neutrinos Estériles Neutrinos hipotéticos que interactuarían solo a través de la gravedad. Podrían explicar la masa de los neutrinos y ser candidatos a materia oscura.