Un quark es una de las partículas fundamentales de la física. Se unen para formar hadrones, como protones y neutrones, que son componentes de los núcleos de los átomos. El estudio de los quarks y las interacciones entre ellos a través de la fuerza fuerte se llama física de partículas.
La antipartícula de un quark es el antiquark. Los quarks y antiquarks son las únicas dos partículas fundamentales que interactúan a través de las cuatro fuerzas fundamentales de la física : la gravitación, el electromagnetismo y las interacciones fuerte y débil .
Quarks y confinamiento
Un quark exhibe confinamiento , lo que significa que los quarks no se observan de forma independiente, sino siempre en combinación con otros quarks. Esto hace que la determinación de las propiedades (masa, espín y paridad) sea imposible de medir directamente; estos rasgos deben inferirse de las partículas compuestas por ellos.
Estas medidas indican un espín no entero (+1/2 o -1/2), por lo que los quarks son fermiones y siguen el principio de exclusión de Pauli .
En la fuerte interacción entre los quarks, intercambian gluones, que son bosones de calibre de vector sin masa que llevan un par de cargas de color y anticolor. Al intercambiar gluones, el color de los quarks cambia. Esta fuerza de color es más débil cuando los quarks están muy juntos y se vuelve más fuerte a medida que se separan.
Los quarks están tan fuertemente ligados por la fuerza del color que si hay suficiente energía para separarlos, se produce un par de quark-antiquark y se une con cualquier quark libre para producir un hadrón. Como resultado, los quarks libres nunca se ven solos.
Sabores de Quarks
Hay seis sabores de quarks: arriba, abajo, extraño, encantador, inferior y superior. El sabor del quark determina sus propiedades.
Los quarks con una carga de + (2/3) e se denominan quarks de tipo ascendente , y aquellos con una carga de – (1/3) e se denominan de tipo descendente .
Hay tres generaciones de quarks, basadas en pares de isospin débil positivo / negativo, débil. Los quarks de primera generación son quarks arriba y abajo, los quarks de segunda generación son extraños y los quarks encantadores, los quarks de tercera generación son quarks superior e inferior.
Todos los quarks tienen un número bariónico (B = 1/3) y un número leptónico (L = 0). El sabor determina algunas otras propiedades únicas, descritas en descripciones individuales.
Los quarks up y down forman protones y neutrones, que se ven en el núcleo de la materia ordinaria. Son los más ligeros y estables. Los quarks más pesados se producen en colisiones de alta energía y se descomponen rápidamente en quarks up y down. Un protón está compuesto por dos quarks up y un quark down. Un neutrón se compone de un quark up y dos quarks down.
Quarks de primera generación
Arriba quark (símbolo u )
- Isospin débil: +1/2
- Isospín ( I z ): +1/2
- Carga (proporción de e ): +2/3
- Masa (en MeV / c 2 ): 1,5 a 4,0
Quark abajo (símbolo d )
- Isospin débil: -1/2
- Isospín ( I z ): -1/2
- Carga (proporción de e ): -1/3
- Masa (en MeV / c 2 ) : 4 a 8
Quarks de segunda generación
Charm quark (símbolo c )
- Isospin débil: +1/2
- Encanto ( C ): 1
- Carga (proporción de e ): +2/3
- Masa (en MeV / c 2 ): 1150 a 1350
Quark extraño (símbolo s )
- Isospin débil: -1/2
- Extrañeza ( S ): -1
- Carga (proporción de e ): -1/3
- Masa (en MeV / c 2 ): 80 a 130
Quarks de tercera generación
Quark top (símbolo t )
- Isospin débil: +1/2
- Topness ( T ): 1
- Carga (proporción de e ): +2/3
- Masa (en MeV / c 2 ): 170200 a 174800
Quark de fondo (símbolo b )
- Isospin débil: -1/2
- Fondo ( B ‘ ): 1
- Carga (proporción de e ): -1/3
- Masa (en MeV / c 2 ): 4100 a 4400