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 +2/3 e y una masa desnuda de2.2+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 quark antiup o simplemente antiup ), que se diferencia de él solo en que algunas de sus propiedades, como la carga , tienen la misma 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 los 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.
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 descubrieron nuevos hadrones, el " zoológico de partículas " creció desde unas pocas partículas a principios de los años 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] (independientemente uno del otro) 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 todavía no estaba clara. En 1964, Gell-Mann [4] y George Zweig [5] [6] (independientemente uno del otro) propusieron el modelo de quarks , que entonces consistía solo en quarks up, down y strange . [7] Sin embargo, mientras que 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 los partones de Richard Feynman , [11] [12] [13] pero con el tiempo la teoría de los quarks fue aceptada (ver Revolución de Noviembre ). [14]
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/ c 2 . [15] Los cálculos de QCD en 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 se hace mayor debido a la energía de enlace causada por el campo de gluones entre cada quark (véase equivalencia masa-energía ). La masa desnuda de los quarks up es tan ligera que no se puede calcular de forma directa porque se deben tener en cuenta los efectos relativistas.