A student reading a book over a background of equations
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Quarks: Bloques Fundamentales

October 19, 2023
Elba M Sepulveda
The winter shutdown of the LHC enabled upgrades and maintenance to take place (Image: Maximilien Brice/CERN)
The winter shutdown of the LHC enabled upgrades and maintenance to take place (Image: Maximilien Brice/CERN), in https://home.cern/news/news/cern/what-happened-while-lhc-slept-over-winter

Objetivos

Una vez terminada esta lección podrás

  • Explicar lo que son los quarks.

Elba M Sepulveda

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Quarks: partículas fundamentales

Los quarks son partículas subatómicas fundamentales lo que significa que no se componen de otras partículas. El modelo estándar explica que para formar los protones, los quarks se unen a través de la interacción nuclear fuerte.

A proton is composed of two up quarks, one down quark, and the gluons that mediate the forces "binding" them together. The color assignment of individual quarks is arbitrary, but all three colors must be present; red, blue and green are used as an analogy to the primary colors that together produce a white color.
A proton is composed of two up quarks, one down quark, and the gluons that mediate the forces “binding” them together. The color assignment of individual quarks is arbitrary, but all three colors must be present; red, blue, and green are used as an analogy to the primary colors that together produce a white color.

Los quarks son partículas subatómicas fundamentales que forman parte de la estructura de la materia. Son los constituyentes básicos de los protones y neutrones, que a su vez son los componentes principales de los núcleos atómicos.

Propiedades de los Quarks

Tipos de Quarks (Sabores):

Existen seis tipos diferentes de quarks, conocidos como sabores. Cada sabor tiene diferentes propiedades:

  • Up (u): Tiene una carga positiva de +(2/3) de la carga elemental.
  • Down (d): Tiene una carga negativa de −(1/3) de la carga elemental.
  • Charm (c): Tiene una carga positiva de +(2/3)​ de la carga elemental.
  • Strange (s): Tiene una carga negativa de −(1/3)​ de la carga elemental.
  • Top (t): Tiene una carga positiva de +(2/3)​ de la carga elemental.
  • Bottom (b): Tiene una carga negativa de −(1/3) de la carga elemental.

Colores:

Los quarks también tienen una propiedad llamada “color”, que es una forma de carga relacionada con la interacción fuerte. Los colores son una característica de la teoría cuántica de campos llamada cromodinámica cuántica (QCD). Hay tres tipos de colores: rojo, verde y azul, y sus anticolores correspondientes.

Interacciones:

Los quarks interactúan entre sí a través de la fuerza fuerte, mediada por partículas llamadas gluones. Esta interacción mantiene a los quarks unidos dentro de protones y neutrones.

Combinaciones:

Los quarks se combinan para formar hadrones. Los protones y neutrones, por ejemplo, son hadrones compuestos por quarks:

  • Protones: Están compuestos por dos quarks up y un quark down (uuduuduud).
  • Neutrones: Están compuestos por dos quarks down y un quark up (udduddudd).

Modelos y Teorías Relacionadas

  • Modelo Estándar: Los quarks son una parte fundamental del Modelo Estándar de la física de partículas, que describe las partículas subatómicas y sus interacciones.
  • Teoría de la Cromodinámica Cuántica (QCD): Describe la interacción fuerte entre quarks y gluones. En esta teoría, los gluones son las partículas mediadoras que mantienen a los quarks unidos dentro de los hadrones.

Importancia en la Física

Los quarks son cruciales para entender la estructura de la materia a nivel subatómico. Su estudio ayuda a los físicos a explorar los aspectos más profundos del universo y las fuerzas fundamentales que rigen el comportamiento de las partículas elementales.

En resumen, los quarks son partículas fundamentales que constituyen los protones y neutrones, y juegan un papel clave en las interacciones nucleares a través de la fuerza fuerte.

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