¿De qué están hechos los quarks?

Escrito por doug bennett | Traducido por sandra magali chávez esqueda
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¿De qué están hechos los quarks?
Los quarks son partículas elementales y vienen en 6 tipos (sabores) y 3 colores. (Jupiterimages/Photos.com/Getty Images)

Quarks, leptones y partículas portadoras están consideradas como las partículas elementales que forman los bloques de construcción de nuestro complejo universo. A través de años de investigación y experimentación, incluyendo el uso de los revolucionarios colisionadores de partículas, los científicos han ganado una enorme cantidad de conocimiento sobre estas partículas fundamentales.

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Partículas fundamentales

En el pasado, los protones, electrones y neutrones eran considerados como los objetos más pequeños en los que la materia se puede dividir y fueron llamados partículas elementales.

Ahora sabemos que los protones, neutrones y otras más de 100 partículas, que se creyeron originalmente elementales, están, de hecho, compuestas de quarks, antiquarks o una combinación de ambos. Los físicos de partículas consideran ahora a los quarks, los leptones (como el electrón), y a las partículas portadoras (como el fotón), como las partículas fundamentales de nuestro universo. Como tales, son indivisibles y no están hechas de nada más (materia y energía en su forma más pura y básica).

Tipos de quarks

Hay 6 tipos o "sabores" de quarks: Up (arriba) (U), Down (abajo) (D), Charm (encanto) (C), Strange (raro) (S), Top (cima) (T) y Bottom (fondo) (B). Estos tipos de quarks se combinan para formar todos los mesones y bariones conocidos. El protón y el neutrón son ejemplos de bariones, cada uno formado por quarks U y D. Estos seis "sabores" de quarks se sabe que se combinan sólo en grupos de dos (mesones), o tres (bariones).

Combinaciones comunes en quarks

Los tipos más comunes de quarks son los U y los D. Éstos forman los componentes de los protones y neutrones y, por lo tanto, la base para la mayoría de la materia ordinaria. Los protones contienen dos quarks U y un quark D. Los neutrones contienen un quark U y dos quarks D.

Los quarks U tienen carga +2/3e y los quarks D tienen una carga -1/3e. Ésta es la razón por la que los neutrones son eléctricamente neutros y los protones tienen una carga positiva y atraen a los electrones cargados negativamente.

"Color" del quark o fuerza fuerte

El descubrimiento del quark S en 1947 creó la necesidad de una propiedad adicional para los quarks. El "omega-menos" es un barión formado por 3 quarks S. Como fermiones que son, los quarks deben obedecer al principio de exclusión de Pauli, que establece que no pueden existir en estados idénticos. Por lo tanto, los "omega-menos" requerían de una nueva propiedad capaz de nombrar por lo menos 3 valores distintos. La propiedad se llama "color" y los quarks ahora están clasificados como rojo, verde o azul. Combinados, deben ser de color neutro.

Confinamiento de quarks

¿Por qué hemos sido capaces de observar quarks aislados? Parece que la fuerza que atrae a los colores distintos, conocida como la fuerza fuerte, no disminuye con la distancia como la gravedad, sino que se vuelve más fuerte. Esta fuerza impide que los quarks se separen. El "modelo de la bolsa" se utiliza para ayudar a visualizar este concepto.Los quarks individuales son libres de moverse dentro de una "bolsa" con sus parejas, sin embargo, si se intenta sacar un quark, la bolsa, que representa a la fuerza fuerte, se estira y se resiste al intento de separación.

Otros sabores de quarks

El quark C o "charm" fue establecido en 1974 con el descubrimiento de un mesón llamado partícula J/psi. En 1977, el quark B fue descubierto en un mesón. El mesón, llamado Upsilon, se forma a partir de un par "B" y su anti-partícula correspondiente. La evidencia para el quark T se encontró en 1995 durante un experimento en el colisionador de protones-antiprotones, el Tevatron.

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