Invariancia de partículas

Se dice que un objeto tiene invariancia, si se muestra igual después de una acción (como puede ser un giro sobre sí mismo); se dice entonces que el objeto tiene simetría respecto a la acción. Los físicos dicen que las partículas llamadas elementales tienen características que ellos saben definir bien (por ejemplo, la masa) y otras características que ellos no saben definir bien (por ejemplo, el espín). Ellos dicen que el espín viene a ser una característica magnética de tal clase que es como si las partículas girasen sobre sí mismas.

El espín de una partícula elemental va ligado con la cantidad de vueltas que debe girar para mostrarse en la misma posición, es decir, para tener invariancia; si el giro es a la derecha en el sentido de la trayectoria de la partícula, se considera que el espín es positivo; si es a la izquierda, se considera que es negativo. Siendo s el espín y n el número de vueltas, su relación viene dada por la fórmula siguiente en donde las barras verticales indican que si s es negativo, hay que cambiarlo de signo:

Así, se puede construir la siguiente tabla que se explica después:

Espín	Vueltas	Partícula elemental
0	-	bosón de Higgs, pión^+, pión^-
±1/2	2	electrón, positrón, protón, antiprotón, neutrón, antineutrón, 6 clases de cuark, muón^+, muón^-, tauón^+, tauón^-, 3 clases de neutrinos, 3 clases de antineutrinos
±1	1	fotón, bosón W^+, bosón W^-, bosón Z^0, gluón, deuterio
±2	1/2	gravitón
±3	1/3	-
±infinito	-	-

Espín 0 significa que la partícula no gira.

Espín infinito significa que la partícula es simétrica como una esfera.

Espín 1/2 significa que la partícula necesita girar 2 vueltas para mostrarse en la misma posición. Esto choca con nuestra experiencia diaria a escala humana. Sin embargo, se expone a continuación un símil con esferas que no es real pero que, por lo menos, puede satisfacer a alguien. Basta suponer que además de que la partícula gira, su eje de rotación oscila con el ritmo de la figura siguiente que hay que interpretar así:

Se ha dibujado la partícula como una esfera; se han dibujado de izquierda a derecha 9 sucesivas posiciones de la partícula a intervalos iguales de tiempo; se ha representado un punto (de la partícula) que está delante mediante una cruz negra; y un punto (de la partícula) que está detrás mediante una cruz gris.

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Desde la posición 1 a la 5, la partícula ha dado 2 vueltas; además, su eje de rotación se ha balanceado a la izquierda y ha vuelto a la posición inicial. Desde la posición 5 a la 9, la partícula ha dado 2 vueltas; además, su eje de rotación se ha balanceado a la derecha y ha vuelto a la posición inicial.

Otro caso desligado del espín sería poder representar la trayectoria de una partícula girando alrededor de un punto y que necesite dar 2 vueltas alrededor de este punto para volver a una misma posición. Se podría representar con la siguiente figura.

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