Partícula composta

Una partícula composta és una partícula subatòmica formada per un conjunt de partícules elementals unides per mig d'una interacció fonamental que dona lloc a un estat lligat estable.

Este concepte resulta rellevant perque, a baixes energies o a escales de distància grans en comparació al tamany típic dels seus constituents, les partícules compostes poden descriure's eficaçment com si foren entitats indivisibles. Eixemples de partícules compostes inclouen els bariones (com els protones i neutrons) i els posades, abdós constituïts per cuarks lligats per la força nuclear forta.

Partícules subatòmiques dels àtoms

Artícul principal → partícula subatòmica.

Àtoms com a partícules compostes

Els àtoms són en sí mateixos partícules compostes formades per un núcleu format per partícules anomenades nucleones i un conjunt de varis electrons. El núcleu acumula més del 99,9% de la massa total de l'àtom, encara que la distribució dels electrons és lo que conferixca a l'àtom la majoria de les propietats físiques i químiques mesurables. Quan les distàncies involucrades en una interacció entre àtoms són superiors a 100 pm (10^-10 m) i les energies són molt menors que 14 eV els àtoms es comporten aproximadament com a partícules indivisibles. Convé senyalar que no tots els àtoms són totalment estables, sent tots els àtoms per damunt de cert pes atòmic radioactivos per lo que són només metaestables.

Núcleus atòmics com a partícula composta

Els electrons són partícules elementals que es mantenen "lligats" al núcleu en diversos estats per mig de l'interacció electromagnètica. El núcleu per una atra part pot considerar-se com una partícula subatòmica per a energies distancies alguna cosa superiors a 1 fm(10^-15 m) o energies inferiors a 10⁸ eV. El núcleu format principalment per protones i neutrons, es manté unit gràcies a un equilibri dinàmic entre ells. L'interacció entre ells es porta a terme per mig d'intercanvi de piones que són els portadors de la força nuclear forta residual. La majoria de núcleus llaugers que tenen una proporció adequada de neutrons i electrons són totalment estables, no obstant, els núcleus pesats o els llaugers en cert desequilibri entre neutrons i electrons són metaestables.

Neutrons i protones

Archiu:Neutrón-Estructura de Quarks.png

representació de l'estructura interna d'un neutró, format per dos quarks d i un quark o, cada u dels tres quarks té càrregues de color diferent: roig, blau i vert.

Per baix del nivell dels núcleus atòmics, trobem de fet que els neutrons i protones, de la mateixa manera que atres hadrones, a molt altes energies manifesten una estructura interna. Açò va induir a pensar als físics que efectivament no eren partícules elementals sino compostes. El Model estàndar de física de partícules de fet considera que els neutrons i protones són de fet estats lligats de tres quarks que es mantenen units per la força nuclear forta en forma d'intercanvi de gluones. Els neutrons dins d'alguns núcleus llaugers poden comportar-se com a partícules totalment estables o molt estables, no obstant, els neutrons lliures són partícules metaestables en temps de desintegració d'al voltant de 20 minuts. En canvi els protones, dins del model estàndar, es consideren partícules totalment estables, encara que en alguns models de gran unificació es considera metaestable (en temps desintegració mijos de 10³⁰, molt superiors a l'edat de l'univers).

Hadrones

Artícul principal → hadrón.

Els hadrones estan formats per un cert número de quarks en interacció, a baixes energies l'estructura interna del hadrón és inobservable i el hadrón sembla ser una partícula simple, no obstant, a mida que s'incrementa l'energia d'interacció, l'estructura interna es fa visible. Existixen dos tipos de hadrones ordinaris, els bariones formats per tres quarks diferents (o tres antiquarks diferents) en diferents carregues de color assignades i els posades formats per un parell de quark-antiquark. S'especula sobre l'existència dels cridats hadrones exòtics que poden tindre combinacions de quarks diferents de les de bariones i posades ordinàries.