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 elquarkencantado es
encantadoy tiene el valor de 1; y as sucesivamente con los otros
dos como pico se puede ver en la tabla.
QUARKS: fuerza DBIL- SABOR
QUARKS
GRACIAS
