Historia de los quarks

Páginas: 38 (9486 palabras) Publicado: 10 de enero de 2014
LA FÍSICA DE LOS QUARKS Y LA EPISTEMOLOGÍA 1
(Quark physics and epistemology)
Marco Antonio Moreira
Instituto de Física de la UFRGS
Código Postal 15051
91501-970 Porto Alegre, RS
moreira@if.ufrgs.br
www.if.ufrgs.br/~moreira
Resumen
El objetivo de este trabajo es presentar, conceptualmente, la Física de los Quarks como
un asunto accesible y motivador que ilustra, de manera inequívoca, larelación entre teoría y
experimentación en Física. Se cuenta la historia de los quarks y se utiliza esa historia para que
sirva de ejemplo de cuestiones epistemológicas. A lo largo de este trabajo, en ningún
momento se hace uso de imágenes de partículas elementales porque se cree que, en esa área
de la Física, las imágenes solamente refuerzan obstáculos representacionales mentales que,prácticamente, impiden el aprendizaje significativo.
Palabras-clave: Física de los quarks, epistemología, enseñanza de Física.
Abstract
The purpose of this paper is to present, conceptually, the physics of quarks as an
accessible and motivating subject that shows unequivocally the relationship between theory
and experimentation in physics. The quarks' story is told and this story is used toexemplify
epistemological issues. Throughout this narrative images are never used because of the
author's belief that in this area of physics the use of images may just reinforce mental
representational obstacles that can almost hinder meaningful learning.
Keywords: quark physics, epistemology, physics education.

Introducción
Por lo que sabemos hoy, leptones y quarks son las partículasfundamentales que
constituyen la materia.
Leptones son partículas de espín 2 1 2 , sin color 3 , que pueden tener carga eléctrica o no
(neutrinos). El electrón es el leptón más familiar. Los demás leptones son el muón, el tau y
los tres neutrinos (neutrino del electrón, neutrino del muón y neutrino del tau). Serían,

1

Publicado en la Revista Brasileira de Ensino de Física, 29(2):1-13, 2007.
Espínes el momentum angular intrínseco de una partícula. El espín de las partículas elementales es siempre un
número entero (0, 1, 2, 3,...) o medio entero ( 1 2 , 3 2 , 5 2 ,...) de h ( h 2π donde h ≅ 6,6.10-34 J.s es la llamada
constante de Planck).
3
Color es una propiedad de la materia, así como la carga eléctrica también es una propiedad de la materia. No
tiene nada que ver con elsignificado de color en Óptica o en el cotidiano. Algunas partículas tienen esa
propiedad, otras no. Los leptones no tienen color, son "blancos".
2

entonces, seis los leptones, pero para cada uno de ellos existe un anti-leptón 4 , de modo que el
número total de leptones debe ser igual a doce.
Leptones parecen ser partículas verdaderamente elementales, es decir, aparentemente
no tienen estructurainterna. Las partículas que tienen estructura interna se llaman hadrones
(viene del griego, de hadros que significa masivo, recio, fuerte). Esa estructura interna está
constituida por quarks. Hay dos tipos de hadrones: los bariones, formados por tres quarks o
tres antiquarks, y los mesones, formados por un quark y un antiquark. Protones y neutrones
son ejemplos de bariones.
Así como losleptones, quarks parecen ser partículas verdaderamente elementales. Por
eso dijimos, al principio, que la materia está constituida fundamentalmente por leptones y
quarks.
Quarks tienen carga eléctrica fraccionaria, (+ 2/3)e para algunos tipos y (- 1/3)e para
otros, pero nunca fueron detectados libres, están siempre confinados en los hadrones.
Además, las combinaciones posibles de quarks y antiquarkspara formar hadrones son tales
que la carga de la partícula resultante es siempre un múltiple entero de carga eléctrica (e) del
electrón. Es decir, el quantum de la carga eléctrica continúa siendo la carga del electrón (e)
aun cuando los quarks tengan carga fraccionaria.
Pero los quarks tienen otras propiedades y una historia muy interesante desde el punto
de vista epistemológico. El...
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