Quarks

Los quarks.

A comienzos del siglo XX los fsicos pensaban que haban dos tipos de interacciones : las gravitacionales que gobiernan la interaccin entre masas y las interacciones elctricas, gobernadas por la carga elctrica. Hoy da se reconocen dos interacciones adicionales: la interaccin dbil , responsable de los decaimientos radioactivos de ciertos ncleos y las interacciones fuertes que explican como se mantienen juntos los protones dentro del ncleo, no obstante la enorme fuerza de repulsin elctrica.

Despus de la segunda guerra mundial la tecnologa de los aceleradores de partculas experiment un gran desarrollo que permiti tener haces de partculas cargadas cuyas velocidades alcanzaron valores que llegaron a valores cercanos a la velocidad de la luz en el espacio vaco. Como resultado de esos experimentos se descubri que partculas , como el protn, que antes se consideraban indivisibles parecan estar formadas de otros unidades an ms pequeas.

En lo que se denomina Modelo Standard de fsica de partculas , las partculas fundamentales que interactan de acuerdo a la interaccin fuerte son los quarks. Estas partculas tienen cargas que son iguales a 1/3 o 2/3 el tamao de la carga de un electrn y la interaccin entre ellos la llevan a cabo por otras partculas elctricamente neutras llamadas gluones.

Los quarks existen en seis variedades denominadas con los nombres de up(u), down (d) top (t), bottom (b), strange (s) y charm (c) ; junto con ellos existen las correspondientes antipartculas (antiquarks): que se denotan con las mismas letras pero, con una barrita sobre la letra. Los protones y neutrones que conforman los ncleos estn conformados por quarks del tipo up y down. Dado que es necesario tener palabras que describan la situacin, se les di el nombre de sabores a las caractersticas u,d,t,b,s y c ( en ingls flavors). Cada tipo de quark lleva uno de los tres tipos de interacciones fuertes que se requieren para que opere el modelo standard. Esasinteracciones fuertes reciben el nombre de cargas de colores, debido a que las reglas que se utilizan para formar partculas hace recordar el espectro visible de colores. Estas cargas de colores se conocen como rojas, verdes y azules. Por otra parte, los antiquarks llevan interaciones cuyos colores son los complementarios de los anteriores: rojo-cian; verde-magenta y azul-amarillo. (En el anlisis de colores del espectro visible, la combinacin de un par de colores complementarios dan lugar a un color neutro, que puede ser blanco, gris o negro).

Quarks coloreados y partculas neutras.

La teora que describe la interaccin de quarks y gluones recibe el nombre de cromodinmica cuntica (conocida como QCD, por su abreviacin en ingls). De acuerdo con QCD las partculas que se observan en la naturaleza deben estar formadas por combinaciones de quark que den como resultado un color neutro. As, combinaciones de colores que slo incluyen un slo tipo de quarks, no existen en forma aislada y no son directamente observables. Sin embargo, amalgamas de un quark rojo, uno verde y uno azul, estn permitidas.. Las partculas formadas por tres quarks se llaman bariones y los protones y neutrones son un ejemplo de ello. Otra manera de formar una partcula es combinando un quark y su correspondiente antiquark; este tipo de partculas reciben el nombre de mesones. Por otra parte la combinacin de dos quarks da lugar a una partcula con color y consecuentemente, la teora predice que no ser observable; no obstante, puede combinarse con otra partcula coloreada para dar lugar a un partcula de color neutro, observable.

De esta forma uno puede imaginar que se puedan crear partcular observables compuestas de muchos

quarks; as se han postudado pentaquarks y tetraquarks. Sin embargo, su bsqueda durante los ltimos treinta aos no ha tenido xito y eso ha mantenido muy inquietos a los proponentes de la teora QCD. Pero, experimentos recientes dan esperanza de que se logren observar estas partculas en el futuro.