Los quarks

LOS QUARKS

Murray Gell-Mann denominó a estas supuestas partículas quarks, puede que por aparecer en la novela Finnegans Wake, de James Joyce, en la que tres pájaros lanzan tres gritos (Joyce, al que le encantaban los juegos de palabras, llama a los gritos de los pájaros “quarks” como onomatopeya): Three quarks for Muster Mark! Puesto que en ese momento se conocían tres quarks, y eran cosas“sin sentido”, el nombre acabó calando. Hoy en día conocemos más quarks, pero el nombre se ha mantenido.
Feynman, por su parte, llamó a las supuestas subpartículas partones, por ser “parte de los hadrones”. Finalmente se descubrió que tanto quarks como partones eran lo mismo, y el nombre definitivo fue quarks.
Es interesante notar que, por lo que sabemos, no pueden existir quarks libres. Al menos, nodurante mucho tiempo (”mucho tiempo” en física de partículas = muchísimo menos de un segundo). Es decir, siempre están asociados formando otras partículas, como los protones o los mesones, y “pegados” unos a otros mediante otras partículas, de las que hablaremos en otra entrada de la serie, llamadas gluones.
¿Cómo sabemos entonces que existen, si nunca hemos visto uno?. La verdad, seguro,seguro, no lo sabemos. Sin embargo, el modelo de quarks (que describiremos en un momento) no sólo explica muy bien el comportamiento y propiedades de las partículas que se conocían en el momento de proponerlo Gell-Mann y Nijishima – las predicciones del modelo, por ejemplo, de partículas desconocidas en el momento formadas por determinadas combinaciones de quarks, se han ido cumpliendo. De manera que, apesar de ser partículas inferidas, no observadas directamente, explican lo que conocemos y predicen cosas que no conocíamos, de modo que el modelo está generalmente aceptado.
Además, aunque no hemos visto ninguno directamente, hemos detectado sus “restos”; me explico. Uno de los quarks que describiremos en un momento, el quark “top”, tiene una vida media antes de desintegrarse en otraspartículas de unos 10-25 segundos. No sé si te haces una idea de lo minúsculo que es este tiempo: la luz no llegaría a cruzarel núcleo de un átomo en ese tiempo. Pero los científicos han conseguido, haciendo colisionar partículas a grandes energías, producir quarks “top” y luego detectar las partículas en las que éstos se desintegran, de modo que es bastante seguro que el quark estuvo allí.
Los quarks sonparte del Modelo Estándar de partículas elementales, aunque hay extensiones del modelo que piensan que…¡están compuestos de partículas más pequeñas! Pero, por ahora, centrémonos en la teoría más ampliamente aceptada, que dice que son partículas fundamentales.
Existen seis quarks diferentes, a los que se han dado nombres arbitrarios: up, down, strange, charm, top y bottom, y por supuesto, sus seisantipartículas (una por cada quark, antiup, antidown…). Tres de ellos (up, charm y top) tienen carga +2/3, y los otros tres (down, strange y bottom) tienen carga -1/3. De este modo, si se tienen, por ejemplo, dos quarks up y uno down, la carga de la partícula resultante será 1, y si se tienen un up, un strange y un bottom, la carga resultante será nula, etc.
Sin embargo, todos los quarks tienenespín 1/2, es decir (si recuerdas la entrada del electrón), son fermiones. Dicho de otra manera, son partículas “individualistas” que no pueden estar en un mismo estado cuántico. Sin embargo, hay partículas compuestas, como el protón, que tienen dos quarks up con la misma carga y el mismo espín…todo es igual, lo cual es imposible.
Los físicos dedujeron de esto que existe otro número cuántico más,es decir, otra propiedad de las partículas, que puede tener tres valores. Llamaron a esta nueva propiedadcolor, y a los tres posibles valores rojo, verde y azul (porque sí…recuerda la arbitrariedad de la carga, esto es lo mismo). De ese modo, un protón puede tener dos quarks up, pero de diferentes “colores”. Por cierto, esto de los colores (que, desde luego, no tiene nada que ver con los...