Definición de Quark

Quark - Su Significado, Definición, Concepto e Importancia

Definición de: Quark y su Importancia

Quark es un término inglés que, de todas maneras, es reconocido por la Real Academia Española (RAE). Se trata de un concepto que se emplea en el ámbito de la física para denominar a una clase de partícula elemental, cuya existencia nunca se da de forma aislada sino que un quark siempre está asociado a otro quark.

Las partículas elementales son aquellas que no tienen componentes más simples. En la actualidad, los científicos reconocen a los quarks, los bosones gauge y los leptones como únicos integrantes de este grupo.
La principal particularidad de los quarks es que son los únicos elementos que desarrollan los cuatro tipos de interacciones fundamentales que puede llevar a cabo una partícula. Esto quiere decir que los quarks pueden concretar interacciones gravitatorias, interacciones electromagnéticas, interacciones nucleares débiles e interacciones nucleares fuertes.
Los científicos reconocen seis tipos de quarks: quark fondo, quark abajo, quark arriba, quark cima, quark extraño y quark encanto. Lo habitual es que los quarks se asocien en grupos de a dos o tres. Se cree que pueden existir grupos de hasta cinco quarks, pero aún falta desarrollar evidencia científica que sustente esta hipótesis.
Los grupos de quarks se conocen a nivel general como hadrones. De acuerdo a la cantidad de quarks de cada uno, a los hadrones se los califica con distintos nombres: mesones (dos quarks), bariones (tres quarks) o pentaquarks (cinco quarks).
La combinación de las distintas clases de quarks permite la conformación de otros tipos de partículas subatómicas, como los neutrones o los protones.

Concepto de: Quark y Qué es

1. Partícula elemental, componente a su vez de otra partícula subatómica, cuya carga eléctrica es un tercio o dos tercios de las del electrón y la del protón, y no existe de manera aislada: el físico Carlo Rubbia conjeturó sobre la posible existencia de un sexto quark, el llamado top o cima.

Uno de los componentes indivisibles de la materia según la teoría estándar. Su nombre procede de un pasaje de Finnegans Wake, de J. Joyce: "...Three quarks for muster Mark..."

Son los constituyentes de los hadrones. Se dan en seis clases o sabores distintos: u (up o arriba), d (down o abajo), s (strange o extraño), c (charm o encanto), b (beauty o belleza y en algunos autores bottom o fondo) y t (truth o verdad y en algunos autores top o cima). Cada uno de ellos puede tener tres colores distintos (Y, B, R), siendo el color la característica que hace que existan fuerzas de atracción y repulsión entre ellos, el análogo de la carga en la interacción electromagnética: dos quarks con distinto color se atraen. Los antiquarks, antipartículas de los quarks, presentan los colores complementarios de estos. Las interacciones entre quarks corresponden a la interacción fuerte y están mediadas por gluones, quienes tienen color, al contrario que los fotones en la interacción electromagnética, que no poseen carga eléctrica. Su existencia fue postulada por M. Gell-Mann e independientemente por G. Zweig en 1961, primero como mera construcción matemática para presentar las propiedades de los hadrones de una forma más sencilla (el llamado camino óctuple), y más tarde se afirmó su posible existencia física.

El hecho de que los gluones transporten carga de color hace que se sientan atraídos por las cargas de color de los otros quarks y gluones, de forma que la fuerza entre quarks es constante e independiente de la distancia. Esto significa que para separar dos quarks una distancia infinita (o ver un quark aislado) es necesario ejercer una fuerza infinita. Esto explica porqué no se pueden observar quarks libres: quedan confinados por la interacción fuerte. A este hecho se le ha dado el nombre de esclavitud infrarroja.

Sin embargo,su existencia fue ya puesta de manifiesto a finales de la década de los 60 en Stanford, EEUU. Haciendo medidas de dispersión electrón-nucleón en el acelerador lineal SLAC, donde electrones acelerados a 20 GeV se hacían chocar contra protones y neutrones, se demostró que los nucleones estaban formados por tres partículas puntuales, que fueron identificados como quarks. Los hadrones serían entonces estados ligados de tres quarks, llamados u (up), d (down) y s (sideway) . Más tarde se renombró al último de estos como strange, extraño, por llevar un número cuántico llamado extrañeza.

El nombre de quark le fue sugerido a Gell-Mann por un pasaje bastante oscuro del libro de J. Joyce Finnegan`s Wake, en el que los juegos de palabras, a menudo recurriendo a otros idiomas, hacen que sea intraducible. Supuso una ruptura con la tradición de bautizar nuevas partículas y fenómenos con palabras derivadas de raíces griegas.

En 1970 S. Glashow, J. Liopoulos y L. Maiani demostraron la existencia de un cuarto quark para explicar la supresión experimental de un proceso de desintegración de un kaón neutro en una pareja de muones frente a la más probable desintegración en piones cargados. Este quark, c, había sido ya demandado por motivos de simetría -se conocían dos parejas de leptones, el electrón y el muón con sus correspondientes neutrinos, y parecía lógico pensar en dos parejas de quarks- por S. Glashow, quien lo bautizó como charm o encanto. La prueba experimental llegó en 1974 de la mano de dos equipos distintos, el de S. Ting en el laboratorio de Brookhaven y el de B. Richter en el SLAC de Stanford. En dichos experimentos se observó la existencia de una partícula, llamada J/ (Brookhaven la llamó J y SLAC ) que era el estado de menor energía (aquel en el que el valor de un nuevo número cuántico, llamado C o encanto) de un par quark-antiquark cc. Por dicho descubrimiento Ting y Richter fueron galardonados con el premio Nobel de 1976. En posteriores experimentos se detectaron los distintos estados que presentaban encanto distinto de cero haciendo estudios de colisión de neutrinos contra protones.

La existencia de un quinto quark se detectó en DESY, Alemania, haciendo estudios de aniquilación e+ e-. La partícula U, de masa 9.640 MeV fue interpretada como un estado ligado quark-antiquark, y dicho quark fue bautizado como beauty (belleza), obteniéndose un nuevo número cuántico del mismo nombre. Más tarde se convino en denominar bottom (fondo) la partícula.

Mientras tanto, en 1975 se había descubierto el leptón -, que demandaba la existencia de su correspondiente neutrino. Así, la familia de leptones aumentaba a seis miembros, y era lógico pensar que lo mismo ocurriría con los quarks. Este sexto y, por el momento, último quark fue nombrado t (top), y su número cuántico fue bautizado truth (verdad). Fue descubierto experimentalmente en 1985.