El quark extraño o quark s (por su símbolo, s) es el tercer quark más ligero de todos , un tipo de partícula elemental . Los quarks extraños se encuentran en partículas subatómicas llamadas hadrones . Ejemplos de hadrones que contienen quarks extraños incluyen kaones (
k
), mesones D extraños (
D
s), bariones sigma (
Σ
), y otras partículas extrañas .
Según la IUPAP , el símbolo s es el nombre oficial, mientras que "extraño" debe considerarse sólo como una mnemónica. [2] El nombre de lado también se ha utilizado porque el quark s tiene un valor I 3 de 0 mientras que los quarks u ("arriba") y d ("abajo") tienen valores de +1/2y -1/2respectivamente. [3]
Junto con el quark charm , forma parte de la segunda generación de la materia. Tiene una carga eléctrica de -+1/3 e y una masa desnuda de95+
9-3 MeV / c2 . [1] Como todos los quarks , el quark extraño es un fermión elemental con espín. 1/2y experimenta las cuatro interacciones fundamentales : gravitación , electromagnetismo , interacciones débiles e interacciones fuertes . La antipartícula del quark extraño es el antiquark extraño (a veces llamado antiquark extraño o simplemente antistrange ), que se diferencia de él sólo en que algunas de sus propiedades tienen igual magnitud pero signo opuesto .
La primera partícula extraña (una partícula que contiene un quark extraño) fue descubierta en 1947 ( kaones ), pero la existencia del quark extraño en sí (y la de los quarks arriba y abajo ) no fue postulada hasta 1964 por Murray Gell-Mann y George. Zweig para explicar el esquema de clasificación de hadrones en ocho formas . La primera evidencia de la existencia de quarks llegó en 1968, en experimentos de dispersión inelástica profunda en el Centro del Acelerador Lineal de Stanford . Estos experimentos confirmaron la existencia de quarks arriba y abajo y, por extensión, quarks extraños, ya que eran necesarios para explicar la vía óctuple .
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, se descubrieron nuevos hadrones y el " zoológico de partículas " creció de unas pocas partículas a principios de los años 1930 y 1940 a varias docenas de ellas en los años 1950. Algunas partículas vivieron mucho más que otras; la mayoría de las partículas se desintegraron debido a la fuerte interacción y tuvieron una vida útil de alrededor de 10 −23 segundos. Cuando decayeron a través de interacciones débiles , tenían una vida útil de alrededor de 10 a 10 segundos. Mientras estudiaban estas desintegraciones, Murray Gell-Mann (en 1953) [4] [5] y Kazuhiko Nishijima (en 1955) [6] desarrollaron el concepto de extrañeza (que Nishijima llamó eta-carga , en honor al mesón eta (
η
)) para explicar la "extrañeza" de las partículas de vida más larga. La fórmula Gell-Mann-Nishijima es el resultado de estos esfuerzos por comprender desintegraciones extrañas.
A pesar de su trabajo, las relaciones entre cada partícula y la base física detrás de la propiedad de extrañeza seguían sin estar claras. En 1961, Gell-Mann [7] y Yuval Ne'eman [8] propusieron de forma independiente un esquema de clasificación de hadrones llamado vía óctuple , también conocido como simetría de sabor SU(3) . Esto ordenó los hadrones en multipletes de isospín . La base física detrás del isospin y la extrañeza no se explicó hasta 1964, cuando Gell-Mann [9] y George Zweig [10] [11] propusieron de forma independiente el modelo de quarks , que en ese momento consistía sólo en los quarks arriba, abajo y extraño. quarks. [12] Los quarks arriba y abajo eran los portadores del isospin, mientras que el quark extraño llevaba la extrañeza. Si bien el modelo de quarks explicaba el método óctuple , no se encontró evidencia directa de la existencia de quarks hasta 1968 en el Centro del Acelerador Lineal de Stanford . [13] [14] Los experimentos de dispersión inelástica profunda indicaron que los protones tenían una subestructura y que los protones formados por tres partículas más fundamentales explicaban los datos (confirmando así el modelo de quarks ). [15]
Al principio, la gente se mostró reacia a identificar los tres cuerpos como quarks, prefiriendo en cambio la descripción parton de Richard Feynman , [16] [17] [18] pero con el tiempo la teoría de los quarks fue aceptada (ver Revolución de Noviembre ). [19]
A finales del verano... [Gell-Mann] completó su primer artículo, 'Isotopic Spin and Curious Particles' y lo envió a Physical Review . Los editores odiaron el título, por lo que lo modificaron a "Partículas extrañas". Tampoco aceptarían eso (no importa que casi todo el mundo usara el término), sugiriendo en su lugar [ sic ] 'giro isotópico y nuevas partículas inestables'.