7 hechos extraños sobre los quarks


Los quarks son partículas que no solo son difíciles de ver, sino que son prácticamente imposibles de medir. Estas partículas diminutas son la base de partículas subatómicas llamadas hadrones. Sin embargo, con cada descubrimiento en este campo de la física de partículas en los últimos 50 años, surgen más preguntas acerca de cómo los quarks influyen en el crecimiento y el destino final del universo.

Aquí hay siete hechos extraños sobre los quarks:

Surgieron justo después del Big Bang:
Los primeros quarks aparecieron aproximadamente 10^-12 segundos después de que se formase el universo, en la misma época en que la fuerza débil (que hoy es la base de cierta radiactividad) se separó de la fuerza electromagnética. Las antipartículas de quarks aparecieron al mismo tiempo.

Descubiertos en un atomizador de átomos:
Un misterio surgió en la década de 1960 cuando los investigadores que utilizaban el Centro del Acelerador Lineal de Stanford descubrieron que los electrones se estaban dispersando entre sí más ampliamente de lo que sugerían los cálculos. Más investigaciones encontraron que había al menos tres ubicaciones donde los electrones se dispersaban más de lo esperado dentro del núcleo o corazón de estos átomos, lo que significa que algo estaba causando esa dispersión. Esa fue la base para nuestra comprensión de los quarks hoy en día.

Mencionados por James Joyce:
Murray Gell-Mann, el co-proponente para el modelo de quark en la década de 1960, se inspiró en la ortografía del libro de James Joyce de 1939 "Finnegan's Wake", que decía: "¡Tres quarks para Muster Mark!". El libro salió mucho antes de que se descubrieran los quarks, por lo que su nombre siempre se ha escrito de esta manera.

Vienen en sabores:
Los físicos se refieren a los diferentes tipos de quark como sabores: u (up, arriba), d (down, abajo), s (strange, extraño), c (charm, encantado), b (bottom, fondo) y t (top, cima). La mayor diferenciación entre los sabores es su masa, pero algunos también difieren por carga y por giro. Por ejemplo, mientras que todos los quarks tienen el mismo giro de 1/2, tres de ellos (arriba, encantado y superior) tienen carga 2/3, y los otros tres (abajo, extraño e fondo) tienen carga menos 1/3. Y solo porque un quark comience como un sabor no significa que se mantendrá así; los quarks down pueden transformarse fácilmente en quarks up, y los quarks charm pueden convertirse en quarks extraños.

Difíciles de medir:
Los quarks no se pueden medir, porque la energía requerida produce un equivalente de antimateria (llamado antiquark) antes de que puedan observarse por separado, entre otras razones, según un manual de la Universidad Estatal de Georgia. La masa de los quarks se determina mejor mediante técnicas como el uso de una supercomputadora para simular las interacciones entre los quarks y los gluones, y los gluones son las partículas que unen a los quarks.

Nos enseñan sobre la materia:
En 2014, los investigadores publicaron la primera observación de un quark charm en descomposición en su antipartícula, que proporciona más información sobre cómo se comporta la materia. Debido a que las partículas y antipartículas deberían destruirse entre sí, uno pensaría que el universo debería tener fotones y otras partículas elementales. Sin embargo, aún existen antifotones y antipartículas, lo que lleva al misterio de por qué el universo está hecho principalmente de materia y no de antimateria.

Pueden establecer el destino del universo:
Descifrar la masa del quark top podría revelar a los investigadores uno de los dos escenarios espantosos: que el universo podría terminar en 10 mil millones de años, o que la gente podría materializarse de la nada. Si el quark top es más pesado de lo esperado, la energía transportada a través del vacío del espacio podría colapsar. Si es más bajo de lo esperado, un escenario improbable llamado "cerebro de Boltzmann" podría hacer que las entidades conscientes de sí mismas salgan de colecciones aleatorias de átomos. (Si bien esto no es una parte del Modelo Estándar, la teoría, enmarcada como una paradoja, dice que sería más probable que veamos grupos organizados de átomos como los aleatorios observados en el universo).