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quark extraño

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 .

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, 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]

Ver también

Referencias

  1. ^ ab M. Tanabashi y col. (Grupo de datos de partículas) (2018). "Revisión de Física de Partículas". Revisión física D. 98 (3): 1–708. Código Bib : 2018PhRvD..98c0001T. doi : 10.1103/PhysRevD.98.030001 . hdl : 10044/1/68623 . PMID  10020536.
  2. ^ Cohen, Richard E.; Giacomo, Pedro. Símbolos, unidades, nomenclatura y constantes fundamentales en física (PDF) (2010 ed.). IUPAP. pag. 12. Archivado desde el original (PDF) el 18 de marzo de 2015 . Consultado el 25 de marzo de 2017 .
  3. ^ McGervey, John D. (1983). Introducción a la Física Moderna (segunda ed.). Nueva York: Academic Press. pag. 658.ISBN _ 978-0-12-483560-3. Consultado el 25 de marzo de 2017 .
  4. ^ M. Gell-Mann (1953). "Giro isotópico y nuevas partículas inestables" (PDF) . Revisión física . 92 (3): 833. Código bibliográfico : 1953PhRv...92..833G. doi : 10.1103/PhysRev.92.833.
  5. ^ Johnson, G. (2000). Extraña belleza: Murray Gell-Mann y la revolución en la física del siglo XX. Casa al azar . pag. 119.ISBN _ 978-0-679-43764-2. 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'.
  6. ^ Nishijima, Kazuhiko (1955). "Teoría de la independencia de carga de partículas V". Progresos de la Física Teórica . 13 (3): 285. Código bibliográfico : 1955PThPh..13..285N. doi : 10.1143/PTP.13.285 .
  7. ^ Gell-Mann, Murray (2000) [1964]. "El Óctuple Camino: Una teoría de simetría de interacción fuerte". En Ne'eman, Y. (ed.). El Óctuple Camino . Prensa de Westview . pag. 11.ISBN _ 978-0-7382-0299-0.
    Traducción: Gell-Mann, Murray (1961). "El Óctuple Camino: Una teoría de simetría de interacción fuerte". Instituto de Tecnología de California . Informe del laboratorio de sincrotrón CTSL-20.
  8. ^ Y. Ne'eman (2000) [1964]. "Derivación de interacciones fuertes a partir de la invariancia del calibre". En M. Gell-Mann, Y. Ne'eman (ed.). El Óctuple Camino . Prensa de Westview . ISBN 978-0-7382-0299-0.
    Original Y. Ne'eman (1961). "Derivación de interacciones fuertes a partir de la invariancia del calibre". Física nuclear . 26 (2): 222. Código bibliográfico : 1961NucPh..26..222N. doi :10.1016/0029-5582(61)90134-1.
  9. ^ Gell-Mann, Murray (1964). "Un modelo esquemático de bariones y mesones". Letras de Física . 8 (3): 214–215. Código bibliográfico : 1964PhL.....8..214G. doi :10.1016/S0031-9163(64)92001-3.
  10. ^ Zweig, G. (1964). "Un modelo SU (3) para la simetría de interacción fuerte y su ruptura". Informe CERN nº 8181/Th 8419 .
  11. ^ Zweig, G. (1964). "Un modelo SU (3) para la simetría de interacción fuerte y su ruptura: II". Informe CERN nº 8419/Th 8412 .
  12. ^ Carithers, B.; Grannis, P. (1995). "Descubrimiento del Top Quark" (PDF) . Línea de haz . 25 (3): 4-16 . Consultado el 23 de septiembre de 2008 .
  13. ^ Floración, ED; Cobarde, D.; et al. (1969). "Dispersión e – p inelástica de alta energía a 6 ° y 10 °". Cartas de revisión física . 23 (16): 930–934. Código bibliográfico : 1969PhRvL..23..930B. doi : 10.1103/PhysRevLett.23.930 .
  14. ^ Breidenbach, M.; Friedman, J.; et al. (1969). "Comportamiento observado de la dispersión electrón-protón altamente inelástica". Cartas de revisión física . 23 (16): 935–939. Código bibliográfico : 1969PhRvL..23..935B. doi :10.1103/PhysRevLett.23.935. OSTI  1444731. S2CID  2575595.
  15. ^ Friedman, JI "El camino hacia el Premio Nobel". Universidad de Hue . Archivado desde el original el 25 de diciembre de 2008 . Consultado el 29 de septiembre de 2008 .
  16. ^ Feynman, RP (1969). "Colisiones de hadrones de muy alta energía" (PDF) . Cartas de revisión física . 23 (24): 1415-1417. Código bibliográfico : 1969PhRvL..23.1415F. doi :10.1103/PhysRevLett.23.1415.
  17. ^ Kretzer, S.; Lai, H.; et al. (2004). "Distribuciones CTEQ6 Parton con efectos de masa de quarks pesados". Revisión física D. 69 (11): 114005. arXiv : hep-th/0307022 . Código Bib : 2004PhRvD..69k4005K. doi : 10.1103/PhysRevD.69.114005. S2CID  119379329.
  18. ^ Griffiths, DJ (1987). Introducción a las Partículas Elementales . John Wiley e hijos . pag. 42.ISBN _ 978-0-471-60386-3.
  19. ^ Peskin, YO; Schroeder, DV (1995). Una introducción a la teoría cuántica de campos . Addison-Wesley . pag. 556.ISBN _ 978-0-201-50397-5.

Otras lecturas