Exposicion Quarks

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Exposición completa sobre antecedentes y descubrimiento de los quarks

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QUARKS

QUARKS 2015

LEIDY SANDOVAL C.- 1650906LUBATANY BULLA B.- 1650909FREDDY J. CARRILLO R.- 1650902

BREVE HISTRICODesde la Antigedad, el ser humano se ha cuestionado de qu estaba hecha la materia.Unos 400 aos antes de Cristo, el filsofo griegoDemcritoconsider que la materia estaba constituida por pequesimas partculas que no podan ser divididas en otras ms pequeas. Por ello, llam a estas partculastomos, que en griego quiere decir "indivisible".

Sin embargo las ideas de Demcrito sobre la materia no fueron aceptadas por los filsofos de su poca y hubieron de transcurrir cerca de 2200 aos para que la idea de los tomos fuera tomada de nuevo en consideracin.

BREVE HISTRICO: QuarksEn el inicio de los aos treinta del siglo pasado, la estructura del tomo estaba bien establecida y la estructura del ncleo estaba siendo muy investigada. Se crea que los componentes bsicos de la materia seran electrones, protones, neutrones y neutrinos (postulados por Wolfgang Pauli, en 1931).

La teora aceptada en la actualidad para describir los componentes ltimos de la materia es el denominado Modelo Estndar. Esta teora propone un conjunto de 12 partculas elementales o sabores (con sus correspondientes antipartculas), puntuales y sin subestructura conocida hasta los lmites explorados en la actualidad, en torno a 1018 1019 m.

BREVE HISTRICO: QuarksLa evidencia experimental de los quarks fue considerada convincente en la dcada de 1970, llamada dcada de oro de la Fsica de Partculas, a travs de reacciones de altas energas en aceleradores/colisionadores de partculas como el acelerador Lineal de Stanford, el Tevatron del Fermilab (en Batavia, Illinois) y el Gran Colisionador Electrn-Positrn del CERN (Centro Europeo de Fsica de Partculas). En los aceleradores, las partculas primero son aceleradas, alcanzando energas muy elevadas y velocidades prximas a la de la luz, y despus son llevadas a colisionar frontalmente con otras partculas que se desplazan en direccin opuesta. De ese choque, o explosin, pueden resultar partculas exticas que pueden ser analizadas y cuyas propiedades, en ciertos casos, pueden ser comparadas con las propiedades previstas tericamente de modo a detectarlas.https://www.youtube.com/watch?v=N00zRHEyj9A

BREVE HISTRICO: QuarksEn 1969 el fsico norteamericano Murray Gell-Mann, gan el premio nobel de fsica, con su trabajo en aceleradores de partculas, descubri que el neutrn y el protn no eran partculas fundamentales del ncleo si no que estaban compuesta por partculas ms pequeas a las cuales llamo Quarks.

La nocin dequarkterica nace del intento de clasificar a los hadrones, ahora explicados gracias almodelo de quarks.Murray Gell-Manny Kazuhiko Nishijimarealizaron esa clasificacin de manera independiente en 1964.

Este modelo intenta describir toda la materia y las fuerzas existentes en el universo:Las partculas que forman la materia son fermiones (tienen espn semientero) y las partculas mediadoras de las fuerzas son bosones (tienen espn entero)Los fermiones se clasifican en leptones y quarks y se agrupan en tres familias, como se ve en la Figura.La materia ordinaria est constituida por las partculas de la primera familia: los quarks u y d; el electrn y su neutrino asociado. Las otras familias estn formadas por partculas con propiedades semejantes a las de la primera, pero mucho ms pesadas, y que por lo tanto slo pueden producirse en procesos de alta energa.QUARKS: MODELO ESTNDAR

Las partculas observables asociadas a la fuerza fuerte se conocen como hadrones.

En los experimentos de fsica de partculas se han identificado cientos de hadrones. Actualmente sabemos, no obstante, que todos ellos estn formados por diferentes combinaciones de los 6 tipos de quarks.

Hay dos clase de Hadrones:

Bariones: Estn constituidos por tres quarks. Ejemplo. Los protones son 2 quarks up y 1 quark down.Los neutrones son 2 quarks down y 1 quark up.

Mesones: Los mesones tienen un quark y un Antiquark. Ejemplos de mesones son los piones, + (u d ), los kaones, K (su)

QUARKS: MODELO ESTNDAR

Protn NeutrnHacen parte del grupo de partculas, que, segn se cree, son los constituyentes bsicos de las partculas fundamentales llamadas hadrones, como el protn, y el neutrn.Al principio se pens que existan tres tipos de quarks: Up, Down y Strange.En 1974 se confirm experimentalmente la existencia de un cuarto quarks, al que se le denomino Charm. En 1977 se obtuvieron pruebas experimentales de un quinto quarks: Bottom En 1994 los fsicos de Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) anuncio que haba encontrado pruebas experimentales del sexto quarks, a este se le llamo Top.

QUARKS: tIPOS Para tener idea de que tan pequeo es un quark necesitamos tener en cuenta la escala mostrado en el dibujo.Los quarks estn clasificados o nombrados:Up (Arriba)Charm (Encantado)Down (Abajo) Bottom (Fondo)Strange (Extrao) Top (Cima)

Usualmente solo se habla de tres pares de Quarks:Up/Down, Charm/Strange, Top/Bottom.Para cada uno de estos Quarks hay un Antiquark correspondiente.Los quarks tienen la inusual caracterstica de tener carga elctrica fraccionaria, de valor 2/3, - 1/3 a diferencia del electrn -1 y el protn (+1)

QUARKS: CARACTERSTICAS

Las cargas fraccionarias de los quarks no la podemos ver nunca, debido a que estos nunca estn solos. En vez de ello, forman partculas compuestas llamadas hadrones, entonces la suma de las cargas que lleva un hadrn siempre es un nmero entero.

Sin embargo un quarks solo, lleva carga de color, a diferencia del hadrn que la carga neta de color es cero.

QUARKS: CARACTERSTICASCada tipo de quark tiene su antipartcula correspondiente, y hay tres clases o colores diferentes dentro de cada quark o antiquark. Los quarks pueden ser rojos, azules o verdes, mientras que los antiquarks pueden ser antirrojos, antiazules o antiverdes. Los colores de los quarks y antiquarks no tienen nada que ver con los colores que distingue el ojo humano, sino que representan una propiedad cuntica.

Los quarks son partculas que no se pueden observar libres, sino que estn siempre confinados al interior de los hadrones, esta propiedad se conoce como CONFINAMIENTO y se debe a caractersticas de la interaccin nuclear fuerte.

QUARKS: CARACTERSTICASHay cuatro fuerzas fundamentales: la gravitacin, el electromagnetismo, la interaccin dbil y la interaccin fuerte.

Las interacciones se producen a travs del intercambio de alguna de las partculas mediadoras del modelo: el fotn (), asociado a la interaccin electromagntica, alguno de los bosones vectoriales intermedios (W, Z) que portan las interacciones dbiles o alguno de los ocho gluones (g) que son los responsables de las interacciones fuertes.

QUARKS: fuerzas de interaccinSon las nicas partculas que interactan con las cuatro fuerzas fundamentales conocidas. Interaccin Gravitacional.Interaccin Electromagntica.Fuerza Nuclear dbil. Fuerza Nuclear fuerte.

QUARKS: fuerzas de interaccinAl contrario que otras fuerzas conocidas, la interaccin entre quarks no disminuye con la distancia. Este comportamiento implica que es necesaria una enorme cantidad de energa para separar dos quarks, EJ: el par quark-antiquark que forma un mesn. Se crea una cuerda de fuerza fuerte entre ellos hasta el punto de que llegado un cierto momento es energticamente favorable la creacin de un nuevo par quark-anti quark, por lo que el estado final es de dos mesones, en lugar de conseguir quarks libres (Confinamiento).

Cuando la distancia que separa dos quarks se hace muy pequea, la intensidad de la interaccin entre ellos, en lugar de hacerse mayor, disminuye. Por ello, cuando estn muy prximos, los quarks se comportan como si estuvieran libres (Libertad Asinttica)

QUARKS: fuerza NUCLEAR fuerteLa interaccin fuerte mantiene unidos a los Quarks en el ncleo. El portador hipottico de la fuerza entre quarks se denomina Glun.

Slo los Quarks y Gluones tienen carga de color.

Cuando se combinan para formar hadrones, los quarks y antiquarks slo pueden existir en determinadas agrupaciones de colores.

Los Hadrones y Leptones son de color neutro. En los mesones, un color ms su anticolor producen un estado neutro. En los bariones, la suma de los tres colores produce tambin un estado de color neutro (este comportamiento, anlogo al de la luz, en el que la suma de los colores bsicos da luz blanca, llev al nombre de color)..

QUARKS: fuerza fuerte- CARGA DE ColorLos quarks no son de colores, sin embargo, los fsicos le han asignado colores de forma imaginara para una mejor representacinLos quarks con carga de color intercambian Gluones, de la misma manera en que dos electrones intercambian fotones. Cuando dos o ms quarks, cercanos entre si intercambian Gluones, crean un campo de fuerza de color muy fuerte que liga entre si los quarks.Cada quark tiene una de las tres cargas de color, y cada antiquark tiene una de las tres cargas de color complementarias. Los Gluones transportan pares Color/Anticolor. Un gluon puede transportar efectivamente las 8 combinaciones posibles.Hay 8 gluones que son los mediadores de la interaccin. Seis de ellos cambian el color y los otros dos no lo hacen.

QUARKS: fuerza fuerte- CARGA DE ColorDebido a lainteraccin dbiltodos losfermiones, y en este caso losquarks, pueden cambiar de tipo; a este cambio se le denominasabor. Losbosones W y Zson los que permiten el cambio de sabor en los quarks, estos bosones son los causantes de lainteraccin dbil. Cadaquarktiene un sabor diferente que interactuar con losbosonesde una manera nica.

El sabor de losquarksarriba y abajo es elisospn dbil (1/2). Elquarkextrao, tendr un nmero cuntico o sabor, homnimo, llamadoextraezay tiene el valor de -1. Para elquarkencantad