Introducción#
Apuntes de la asignatura Física Nuclear y de Partículas (sección de Partículas) del grado de Física de la Universidade de Santiago de Compostela
Autor: José Ángel Hernando Morata
Correo electrónico: jose.hernando@usc.es
Versión: Octubre 2026
Sobre la asignatura#
Esta asignatura es una introducción a la Física de Partículas, cuyo objetivo es presentar una visión actual de las partículas fundamentales, las fuerzas que median entre ellas y sus características principales.
Los apuntes se organizan en cinco temas:
Introducción: la temática de la Física de Partículas, su lenguaje y sus observables.
Perspectivas: experimental y teórica: cómo se mide un observable (aceleradores, detectores, análisis) y cómo se calcula (ecuación de Dirac, simetría gauge, diagramas de Feynman).
Leptones: la mano izquierda de la Naturaleza: los leptones, la interacción débil, la violación de la paridad y los neutrinos.
Quarks y hadrones: el color que no se ve: los quarks, el color, el confinamiento, los hadrones y la mezcla de los quarks (la matriz CKM).
El Modelo Estándar: el vacío no está vacío: las corrientes neutras, la resonancia del \(Z\) y el bosón de Higgs.
Se precisa un conocimiento previo de la cinemática relativista y de los conceptos básicos de Física Nuclear. También es conveniente conocer la ecuación de Dirac y una introducción a la Teoría Cuántica de Campos.
Los apuntes se complementan con extensiones, que desarrollan con más detalle algunos puntos de los capítulos y presentan de forma breve algunos fundamentos matemáticos, y con boletines de ejercicios resueltos.
Estos apuntes son una recopilación de muy diversas fuentes, pero principalmente de los libros de M. Thomson y A. Bettini.
Cómo leer estos apuntes#
Además del texto principal, los capítulos usan unos pocos elementos, siempre con la misma marca:
elemento |
marca |
qué es |
|---|---|---|
Taller |
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un ejercicio para hacer tú, en una caja; muchos llevan código que se ejecuta en el notebook |
Solución |
desplegable «Solución» |
la respuesta del taller, plegada: ábrela después de intentarlo |
Ficha |
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un recordatorio o una definición al margen (notación, unidades, tablas de consulta); se abre si hace falta y no interrumpe el hilo |
Mirador |
|
una mirada más allá del hilo: adelantos de otros temas, conexiones con física de más nivel o con preguntas abiertas. Si es un párrafo, va en cursiva; si es más largo, va en un desplegable «[+] Mirador — título». Se puede saltar sin perder el hilo |
Cita |
bloque sangrado con autor y obra |
palabras textuales de quienes hicieron la física |
¿Qué ves? |
en negrita, tras una figura o una tabla |
la lectura guiada de lo que se acaba de mostrar |
Lo que en clase se afirma sin demostrar se desarrolla en las extensiones: al final de la celda correspondiente hay un enlace del tipo «Ver ext-dirac, sección 3.3». Las referencias entre corchetes, como [MT4.6], remiten a la bibliografía (aquí, Thomson, sección 4.6).
Contenido#
El libro son los capítulos: los cinco temas de la asignatura, que se leen en orden y son lo que se da en clase.
Detrás van los anexos, que no hace falta leer para seguir el curso:
Extensiones: el desarrollo matemático de lo que los capítulos afirman sin demostrar (deducciones completas, analogías, simulaciones). Desde los capítulos se llega a ellas por los enlaces «Ver ext-…, sección…».
Boletines: los ejercicios de cada capítulo, resueltos en notebooks.
Publicado
Capítulos 1–5: Introducción a la Física de Partículas; Perspectivas: experimental y teórica; Leptones: la mano izquierda de la Naturaleza; Quarks y hadrones: el color que no se ve; El Modelo Estándar: el vacío no está vacío
Anexos, extensiones: Cinemática relativista y espacio fásico; La ecuación de Dirac; La quiralidad; Las simetrías internas; Diagramas de Feynman y propagadores; El Modelo Estándar
Anexos, boletines: ¿Se desintegra el protón? El límite de Super-Kamiokande (versión simple); boletín I, cinemática relativista; boletín II, observables, y su ejercicio guiado, \(H \to 4\) leptones con los datos abiertos de CMS (todos con soluciones)
En preparación
Anexos, boletines: boletín III, la perspectiva experimental (aceleradores, interacción con la materia, detectores y del dato al resultado)
Capítulos
Anexos: extensiones
Bibliografía recomendada#
[AB] A. Bettini, Introduction to Elementary Particle Physics, Cambridge University Press.
[MT] M. Thomson, Modern Particle Physics, Cambridge University Press.
[BM] B. R. Martin, Nuclear and Particle Physics: An Introduction, Wiley.
[DP] D. H. Perkins, Introduction to High Energy Physics, Cambridge University Press.
[AFS] A. Ferrer Soria, Física Nuclear y de Partículas, Publicacions de la Universitat de València.
[PDG] Particle Data Group, Review of Particle Physics.