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Articulo de referencia

quark down

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El quark down (símbolo: d) es un tipo de partícula elemental y un constituyente principal de la materia . Es el segundo quark más ligero y se combina con otros quarks para formar partículas compuestas llamadas hadrones . Los quarks down se encuentran con mayor frecuencia en los núcleos atómicos , donde se combinan con los quarks up para formar protones y neutrones . El protón está formado por un quark down y dos quarks up, y el neutrón por dos quarks down y un quark up. Debido a que se encuentran en todos los átomos conocidos, los quarks down están presentes en toda la materia cotidiana con la que interactuamos.

El quark down forma parte de la primera generación de materia, tiene una carga eléctrica de − ⁠ 1 / 3 ⁠ e y una masa desnuda de 4,7 +0,5 −0,3 MeV/ c 2  . [ 1 ] Como todos los quarks, el quark down es un fermión elemental con espín ⁠ 1 / 2 ⁠ , y experimenta las cuatro interacciones fundamentales : gravitación , electromagnetismo , interacciones débiles e interacciones fuertes . La antipartícula del quark down es el antiquark down (a veces llamado antiquark down o simplemente antidown ), que se diferencia de él solo en que algunas de sus propiedades tienen igual magnitud pero signo opuesto .

Su existencia (junto con la de los quarks up y strange ) fue postulada en 1964 por Murray Gell-Mann y George Zweig para explicar el esquema de clasificación de hadrones de la Vía Óctuple . El quark down fue observado por primera vez mediante experimentos en el Centro del Acelerador Lineal de Stanford en 1968.

Historia

Murray Gell-Mann
Jorge Zweig

En los inicios de la física de partículas (primera mitad del siglo XX), se pensaba que los hadrones , como los protones , neutrones y piones , eran partículas elementales . Sin embargo, a medida que se descubrían nuevos hadrones, el " zoológico de partículas " creció de unas pocas partículas a principios de las décadas de 1930 y 1940 a varias docenas de ellas en la década de 1950. Las relaciones entre cada una de ellas no estaban claras hasta 1961, cuando Murray Gell-Mann [ 2 ] y Yuval Ne'eman [ 3 ] (de forma independiente) propusieron un esquema de clasificación de hadrones llamado la Vía Óctuple , o en términos más técnicos, simetría de sabor SU(3) .

Este esquema de clasificación organizó los hadrones en multipletes de isospín , pero la base física detrás de él aún no estaba clara. En 1964, Gell-Mann [ 4 ] y George Zweig [ 5 ] [ 6 ] (de forma independiente) propusieron el modelo de quarks , que entonces consistía solo en quarks up , down y strange . [ 7 ] Sin embargo, si bien el modelo de quarks explicaba la Vía Óctuple, no se encontró evidencia directa de la existencia de quarks hasta 1968 en el Centro del Acelerador Lineal de Stanford . [ 8 ] [ 9 ] Los experimentos de dispersión inelástica profunda indicaron que los protones tenían subestructura, y que los protones hechos de tres partículas más fundamentales explicaban los datos (confirmando así el modelo de quarks). [ 10 ]

Al principio, la gente se mostró reacia a identificar los tres cuerpos como quarks, prefiriendo en cambio la descripción de partones de Richard Feynman , [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] pero con el tiempo la teoría de los quarks fue aceptada (véase Revolución de noviembre ). [ 14 ]

Masa

A pesar de ser extremadamente común, la masa desnuda del quark down no está bien determinada, pero probablemente se encuentra entre4,5 y 5,3 MeV/ c² .  [ 15 ] Los cálculos de QCD en la red dan un valor más preciso:4,79 ± 0,16  MeV / c2 . [ 16 ]

Cuando se encuentran en mesones (partículas formadas por un quark y un antiquark ) o bariones (partículas formadas por tres quarks), la "masa efectiva" (o masa "vestida") de los quarks aumenta debido a la energía de enlace causada por el campo de gluones entre los quarks (véase la equivalencia masa-energía ). Por ejemplo, la masa efectiva de los quarks down en un protón es de aproximadamente300 MeV/ c² .  Debido a que la masa desnuda de los quarks down es tan pequeña, no se puede calcular directamente porque hay que tener en cuenta los efectos relativistas.

Referencias

  1. 1 2 M. Tanabashi et al. (Particle Data Group) (2018). "Revisión de la física de partículas" . Physical Review D. 98 ( 3): 1– 708. Bibcode : 2018PhRvD..98c0001T . doi : 10.1103/PhysRevD.98.030001 . hdl : 10044/1/68623 . PMID 10020536 . 
  2. ↑ M. Gell-Mann (2000) [1964]. «The Eightfold Way: A theory of strong interaction symmetry». En M. Gell-Mann, Y. Ne'eman (eds.). The Eightfold Way . Westview Press . p. 11. ISBN  978-0-7382-0299-0.Original: M. Gell-Mann (1961). "The Eightfold Way: A theory of strong interaction symmetry". Informe del Laboratorio de Sincrotrón CTSL-20 . Instituto Tecnológico de California .
  3. ↑ Y. Ne'eman (2000) [1964]. "Derivación de interacciones fuertes a partir de la invariancia de gauge". En M. Gell-Mann, Y. Ne'eman (eds.). The Eightfold Way . Westview Press . ISBN 978-0-7382-0299-0.Original Y. Ne'eman (1961). "Derivación de interacciones fuertes a partir de la invariancia de gauge". Física Nuclear . 26 (2): 222– 229. Bibcode : 1961NucPh..26..222N . doi : 10.1016/0029-5582(61)90134-1 .
  4. ↑ M. Gell-Mann (1964). "Un modelo esquemático de bariones y mesones". Physics Letters . 8 (3): 214– 215. Bibcode : 1964PhL.....8..214G . doi : 10.1016/S0031-9163(64)92001-3 .
  5. ↑ G. Zweig (1964). "Un modelo SU(3) para la simetría de interacción fuerte y su ruptura". Informe del CERN n.º 8181/Th 8419 .
  6. ↑ G. Zweig (1964). "Un modelo SU(3) para la simetría de interacción fuerte y su ruptura: II". Informe del CERN n.º 8419/Th 8412 .
  7. ↑ B. Carithers, P. Grannis (1995). "Descubrimiento del quark top" (PDF) . Beam Line . 25 (3): 4–16 . Recuperado el 23 de septiembre de 2008 .
  8. ↑ ED Bloom; et al. (1969). "Dispersión inelástica de alta energía e – p a 6° y 10°" . Physical Review Letters . 23 (16): 930– 934. Bibcode : 1969PhRvL..23..930B . doi : 10.1103/PhysRevLett.23.930 . 
  9. ↑ M. Breidenbach; et al. (1969). "Comportamiento observado de la dispersión altamente inelástica electrón-protón" (PDF) . Physical Review Letters . 23 (16): 935– 939. Bibcode : 1969PhRvL..23..935B . doi : 10.1103/PhysRevLett.23.935 . OSTI 1444731. S2CID 2575595 .   
  10. ↑ JI Friedman. "El camino al Premio Nobel" . Universidad de Hue . Archivado del original el 25 de diciembre de 2008. Consultado el 29 de septiembre de 2008 .
  11. ↑ RP Feynman (1969). "Colisiones de hadrones de muy alta energía" (PDF) . Physical Review Letters . 23 (24): 1415– 1417. Bibcode : 1969PhRvL..23.1415F . doi : 10.1103/PhysRevLett.23.1415 .
  12. ↑ S. Kretzer; H. Lai; F. Olness; W. Tung (2004). "Distribuciones de partones CTEQ6 con efectos de masa de quarks pesados". Physical Review D . 69 (11) 114005. arXiv : hep-ph/0307022 . Bibcode : 2004PhRvD..69k4005K . doi : 10.1103/PhysRevD.69.114005 . S2CID 119379329 . 
  13. ↑ DJ Griffiths (1987). Introducción a las partículas elementales . John Wiley & Sons . pág . 42. ISBN  978-0-471-60386-3.
  14. ↑ ME Peskin, DV Schroeder (1995). Introducción a la teoría cuántica de campos . Addison–Wesley . pág . 556. ISBN  978-0-201-50397-5.
  15. ↑ J. Beringer; et al. ( Particle Data Group ) (2013). "PDGLive Particle Summary 'Quarks (u, d, s, c, b, t, b′, t′, Free)' " (PDF) . Grupo de Datos de Partículas . Consultado el 23-07-2013 .
  16. ↑ Cho, Adrian (abril de 2010). "Finalmente se ha determinado la masa del quark común" . Revista Science. Archivado del original el 6 de marzo de 2012.

Lecturas adicionales