Tu quark

u-quark o quark top ( eng.  up ) , pertenece a la primera generación de fermiones fundamentales , tiene carga +(2/3) e . Como todos los quarks, participa en los cuatro tipos de interacciones : fuerte , débil , electromagnética , gravitacional . Junto con los quarks d, los quarks u forman nucleones ( protones y neutrones ), que son los principales constituyentes del núcleo atómico . El protón está formado por dos quarks u y un quark d, mientras que el neutrón está formado por un quark u y dos quarks d. Hay otros hadrones que contienen u-quarks. La antipartícula del quark u es el antiquark u, que difiere del quark u en el signo de ciertas características de interacción. En el nivel actual de conocimiento, el u-quark es una partícula sin estructura, es decir, fundamental, como otros quarks y leptones .

La existencia del u-quark fue postulada por Murray Gell-Mann y George Zweig en 1964 , y la evidencia experimental de su existencia se obtuvo en 1968 en el SLAC National Accelerator Laboratory .

Historia

En los albores de la física de partículas (primera mitad del siglo XX), los hadrones  , como protones , neutrones , piones , junto con los electrones / positrones y muones , se consideraban partículas elementales. Sin embargo, mientras se iban descubriendo nuevos hadrones, la “flota de partículas” creció rápidamente y en la década de 1950 ya había varias decenas de ellas. Los intentos de sistematizar las partículas fueron confusos hasta 1960, cuando Murray Gell-Mann propuso un esquema de clasificación de partículas, llamado metafóricamente el camino óctuple [1] y basado en la simetría del sabor SU(3) [2] . Una clasificación similar fue propuesta de forma independiente por Yuval Ne'eman en 1962 [3] [4]

Este esquema combinó hadrones sobre multipletes de isospín , pero la base física para esto no estaba clara. En 1964, Gell-Mann [5] y George Zweig [6] [7] desarrollaron de forma independiente el modelo de quarks [8] . En ese momento, incluía tres quarks (u, d , s ) [5] [6] [7] que, con sus anti-compañeros  , los antiquarks, formaban todos los hadrones observados. Pero hasta 1968, este modelo era solo una hermosa abstracción, hasta que los experimentos de dispersión inelástica profunda en el Acelerador Lineal de Stanford (SLAC) confirmaron que los protones tienen una estructura interna, es decir, consisten en objetos con forma de punto (dos u- y uno d -quark) [9] [10] [11] . Richard Feynman llamó a estos objetos puntuales partones [12] [13] [14] y dentro de la teoría denominada modelo de Parton ( 1969 ) describió con éxito interacciones profundamente inelásticas [15] .

Así, la clasificación de grupos de Gell-Mann y el modelo de partones de Feynman proclamaron el triunfo de la hipótesis de los quarks. La totalidad de los hechos experimentales actuales no pone en duda la validez del modelo.

Números cuánticos

El spin del quark u es 1/2, la paridad es positiva. Las proyecciones de isospin e isospin débil son iguales a +1/2 (el signo es opuesto al quark d). El número bariónico es +1/3, y el número leptónico , la extrañeza , el encanto , la verdad y la belleza son 0. Al igual que otros quarks, el quark u lleva una de tres cargas de color (llamadas convencionalmente rojo, azul y verde).

Misa

La masa del quark u, según los últimos datos, es de 2,01 ± 0,03 MeV [16] . Es el más ligero de los quarks.

Hadrones que contienen el quark u

• Mesones :
  • Los piones cargados (π ± ) contienen un quark u y un antiquark d (o viceversa), mientras que un pión neutro (π 0 ) contiene una combinación lineal de un quark u y un antiquark u y una combinación lineal de un d-quark y d-antiquark (así como mesones ρ- y ω- más pesados , ver más abajo).
  • Los kaones cargados ( K ± ) contienen un quark u o un antiquark u.
  • Los mesones sin sabor η y η' son una combinación lineal de varios pares de quark-antiquark, incluido un par de u-quark y u-antiquark.
  • ρ ± - los mesones tienen la misma composición que los piones cargados, solo que su espín es 1, no 0.
  • El mesón D 0 neutro y los mesones B ± cargados contienen u-quarks y u-antiquarks.
• bariones :
  • El protón (p) contiene dos quarks u y un quark d, mientras que el neutrón (n) contiene un quark u y dos quarks d.
  • El barión delta neutro (Δ 0 ), el barión delta positivo (Δ + ) y el barión delta doble positivo (Δ ++ ) contienen uno, dos y tres quarks u, respectivamente.
  • La partícula lambda neutra (Λ 0 ) contiene un quark u. La partícula lambda positiva encantada (Λ + c ) es similar.
  • La partícula sigma neutra (Σ 0 ) y la partícula sigma positiva (Σ + ) contienen uno y dos quarks u, respectivamente.
  • La partícula xy neutra (Ξ 0 ) y la partícula xi positiva encantada (Ξ + c ) contienen el quark u.
  • Las antipartículas de los bariones antes mencionados contienen un antiquark u.

Véase también

• Cuarc
• Isospin

Notas

1. ↑ Tropo del " Óctuple Sendero " budista, que conduce a la liberación del sufrimiento. Esto se refiere a la solución de la dificultad de clasificación.
2. ↑ M. Gell-Mann. El camino óctuple: una teoría de simetría de interacción fuerte // El camino óctuple. - Westview Press, 2000. - Pág. 11. - ISBN 0-7382-0299-1 . Original: M. Gell-Mann. El camino óctuple: una teoría de la simetría de interacción fuerte. — Instituto de Tecnología de California, 1961.
   
3. ↑ Y. Ne'emann. Derivación de interacciones fuertes a partir de la invariancia de calibre // The Eightfold Way. - Westview Press, 2000. - ISBN 0-7382-0299-1 . Original de Y. Ne'emann. Derivación de interacciones fuertes a partir de la invariancia de calibre // Física nuclear. - 1961. - T. 26 . - art. 222 . - doi : 10.1016/0029-5582(61)90134-1 .
   
4. ↑ R. C. Olby, G. N. Cantor. Compañero de la Historia de la Ciencia Moderna. - Taylor & Francis, 1996. - Pág. 673. - ISBN 0415145783 .
5. ↑ 1 2 M. Gell-Mann. Un modelo esquemático de bariones y mesones // Physics Letters. - 1964. - T. 8 , N º 3 . — S. 214–215 . - doi : 10.1016/S0031-9163(64)92001-3 .
6. ↑ 1 2 G. Zweig. Un modelo SU (3) para simetría de interacción fuerte y su ruptura // Informe CERN No.8181/Th 8419. - 1964.
7. ↑ 1 2 G. Zweig. Un modelo SU(3) para simetría de interacción fuerte y su ruptura: II // Informe CERN No.8419/Th 8412. - 1964.
8. ↑ B. Carithers, P. Grannis. Descubrimiento del Top Quark  // Beam Line. - SLAC, 1995. - T. 25 , N° 3 . — Pág. 4–16 .
9. ↑ ED Bloom. Dispersión e – p inelástica de alta energía a 6° y 10° // Letras de revisión física. - 1969. - T. 23 , N º 16 . — S. 930–934 . -doi : 10.1103 / PhysRevLett.23.930 .
10. ↑ M. Breidenbach. Comportamiento observado de la dispersión de electrones-protones altamente inelástica // Cartas de revisión física. - 1969. - T. 23 , N º 16 . — S. 935–939 . -doi : 10.1103 / PhysRevLett.23.935 .
11. ↑ JI Friedman. El Camino al Premio Nobel . Universidad de Hué. Fecha de acceso: 29 de septiembre de 2008. Archivado desde el original el 21 de febrero de 2012.  (indefinido)
12. ↑ R. P. Feynman. Colisiones de hadrones de muy alta energía // Cartas de revisión física. - 1969. - T. 23 , N º 24 . - S. 1415-1417 . -doi : 10.1103 / PhysRevLett.23.1415 .
13. ↑ S. Kretzer et al. . CTEQ6 Distribuciones de Partones con Efectos de Masa de Quarks Pesados ​​// Revisión Física D. - 2004. - V. 69 , No. 11 . - S. 114005 . -doi : 10.1103 / PhysRevD.69.114005 .
14. ↑ DJ Griffiths. Introducción a las Partículas Elementales . - John Wiley & Sons, 1987. - Pág  . 42 . — ISBN 0-471-60386-4 .
15. ↑ M. E. Peskin, D. V. Schroeder. Una introducción a la teoría cuántica de campos . —Pub Addison-Wesley. Co., 1995. - S.  556 . — ISBN 0-201-50397-2 .
16. ↑ Los quarks más ligeros se pesan con una precisión increíble (enlace inaccesible) . Membrana (07/04/2010). Fecha de acceso: 1 de marzo de 2012. Archivado desde el original el 27 de mayo de 2012. (indefinido) 

Literatura

• Una descripción completa de todas las propiedades conocidas del quark u se encuentra en Review of Particle Properties [1]  (ing.) , [2]  (ing.) .