Quarks

Actualmente sabemos que los  quarks  son partículas elementales, en el sentido de que no poseen estructura interna. Estas partículas  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. Sin embargo esa información no se conocía antes de la década de 1970.

En 1964, los quarks eran aún entidades hipotéticas, en ese tiempo  la conjetura  de la existencia de esas partículas era osada y poca gente la tomó en serio. La teoría original de los quarks proponía la existencia de tres tipos, de quarks: el quark up (u), el quark down (d) y el quark extraño (s). Los quarks u y d serían suficientes para construir la materia común – el protón estaría constituido por dos quarks u y un quark d y el neutrón estaría hecho de un quark u y dos quarks d.  El quark extraño fue propuesto para incluir el número cuántico de la extrañeza, explicando, así, por qué ciertas partículas creadas en colisiones provocadas en aceleradores de alta energía tendrían la extraña propiedad de existir durante períodos de tiempo más largos que los previstos teóricamente. En este caso que la carga del protón continuaría siendo +e, pues el quark u tendría carga +2/3e y el quark tendría carga -1/3e (luego, 2/3e +2/3e -1/3e = +e, carga del protón), mientras que el neutrón continuaría desprovisto de carga (2/3e - 1/3e - 1/3e = 0) (Moreira, 2015).

Figura 3.  Imagen de los Quartz.

En  la década de 1970 fue cuando se aceptó la teoría de los Quarks, ya que, en los aceleradores, las partículas primero son aceleradas, alcanzando energías muy  elevadas y velocidades próximas a la de la luz, y después son llevadas a colisionar frontalmente con otras partículas que se desplazan en dirección opuesta. De ese choque pueden resultaron  estas partículas que fueron propuestas años atrás.

El  cuarto quark, denominado quark c o quark charme, fue descubierto experimentalmente en 1976, indirectamente, a través del hallazgo de un hadrón llamado partícula psi que era una combinación de quark y antiquark de tipo enteramente nuevo. En 1977, investigadores del Fermilab anunciaron el descubrimiento del quinto quark: el quark bottom. El sexto quark, el quark top, postulado por los físicos teóricos hace mucho tiempo, sólo fue encontrado por los físicos experimentales, también del Fermilab, en 1995.

Además, las combinaciones posibles de quarks y antiquarks (antipartícula del quarks) para 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. (Moreira, 2015)

Más adelante, Oscar Greenberg, sugirió que los quarks poseían otra propiedad, esa propiedad fue llamada color, o carga color, y las tres variedades fueron denominadas, rojo, verde y azul. Quarks tienen colores positivos y antiquarks tienen colores negativos o anti-colores (anti-rojo, anti-verde y anti-azul). Entonces, color es una propiedad de la materia (Moreira, 2015).

Figura 4.  Colores de los Quartz

En resumen el número total de quarks es, entonces, 36: los seis quarks (up, down, extraño, charme, bottom y up) pueden, cada uno, presentar tres colores totalizando 18, pero hay también seis antiquarks, y cada uno puede tener tres anti-colores, sumando también 18, de modo que el número total de posibilidades es 36.