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quark arriba

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El quark up o quark u (símbolo: u) es el más ligero de todos los quarks , un tipo de partícula elemental y un constituyente significativo de la materia . Junto con el quark down , forma los neutrones (un quark up, dos quarks down) y los protones (dos quarks up, un quark down) de los núcleos atómicos . Forma parte de la primera generación de materia, tiene una carga eléctrica de + 2 / 3e y una masa desnuda de 2.2 +0.5 −0.4 MeV/ c 2  . [ 1 ] Como todos los quarks , el quark up 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 up es el antiquark up (a veces llamado antiquark up o simplemente antiup ), que difiere de él solo en que algunas de sus propiedades, como la carga , tienen igual magnitud pero signo opuesto .

Su existencia (junto con la de los quarks down 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 up fue observado por primera vez mediante experimentos en el Centro del Acelerador Lineal de Stanford en 1968.

Historia

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 describir 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 up no está bien determinada, pero probablemente se encuentra entre 1,8 y3,0 MeV/ c²  . [ 15 ] Los cálculos de QCD en la red dan un valor más preciso:2,01 ± 0,14  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 cada quark (véase Equivalencia masa-energía ). La masa intrínseca de los quarks up es tan pequeña que no se puede calcular directamente, ya que deben tenerse en cuenta los efectos relativistas.

Véase también

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" . Cern-Th-401 . doi : 10.17181/CERN-TH-401 .
  6. ↑ G. Zweig (1964). "Un modelo SU(3) para la simetría de interacción fuerte y su ruptura: II" . Cern-Th-412 . doi : 10.17181/CERN-TH-412 .
  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. ↑ Bloom, ED; Coward, D.; Destaebler, H.; Drees, J.; Miller, G.; Mo, L.; Taylor, R.; Breidenbach, M.; 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; Friedman, J.; Kendall, H.; Bloom, E.; Coward, D.; Destaebler, H.; Drees, J.; Mo, L.; Taylor, R.; et al. (1969). "Comportamiento observado de la dispersión altamente inelástica electrón-protón". 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; Lai, H.; Olness, Fredrick; Tung, W.; et al. (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 ( Particle Data Group ); et al. (2012). "PDGLive Particle Summary 'Quarks (u, d, s, c, b, t, b′, t′, Free)' " (PDF) . Grupo de Datos de Partículas . Consultado el 21-02-2013 .
  16. ↑ Cho, Adrian (abril de 2010). "Finalmente se ha determinado la masa del quark común" . Revista Science.

Lecturas adicionales