El quark extraño o el quark s (de su símbolo, s) es el tercer quarks más ligero , un tipo de partícula elemental . Los quarks extraños se encuentran en partículas subatómicas llamadas hadrones . Ejemplos de hadrones que contienen quarks extraños incluyen kaones (
K
), mesones D extraños (
D
s), Bariones Sigma (
Σ
) y otras partículas extrañas .
Composición | Partícula elemental |
---|---|
Estadísticas | Fermiónico |
Generacion | Segundo |
Interacciones | fuerte , débil , fuerza electromagnética , gravedad |
Símbolo | s |
Antipartícula | Extraño antiquark s ) |
Teorizado | Murray Gell-Mann (1964) George Zweig (1964) |
Descubierto | 1968, SLAC |
Masa | 95+9 −3 MeV / c 2 [1] |
Decae en | Arriba quark |
Carga eléctrica | -1/3 mi |
Carga de color | sí |
Girar | 1/2 |
Isospin débil | LH : - 1/2, RH : 0 |
Hipercarga débil | LH : 1/3, RH : - 2/3 |
Según la IUPAP, el símbolo s es el nombre oficial, mientras que "extraño" debe considerarse solo como un mnemónico. [2] El nombre sideways también se ha utilizado porque el quark s tiene un valor I 3 de 0 mientras que los quarks u ("arriba") y d ("abajo") tienen valores de + 1/2 y 1/2respectivamente. [3]
Junto con el quark charm , forma parte de la segunda generación de materia. Tiene una carga eléctrica de - 1/3 ey una masa desnuda de95+9
−3 MeV / c 2 . [1] Como todos los quarks , el quark extraño es un fermión elemental con giro 1/2y experimenta las cuatro interacciones fundamentales : gravitación , electromagnetismo , interacciones débiles e interacciones fuertes . La antipartícula del quark extraño es el antiquark extraño (a veces llamado quark antistrange o simplemente antistrange ), que se diferencia de él solo en que algunas de sus propiedades tienen igual magnitud pero signo opuesto .
La primera partícula extraña (una partícula que contiene un quark extraño) fue descubierta en 1947 ( kaones ), pero la existencia del quark extraño en sí (y la de los quarks up y down ) solo fue postulada en 1964 por Murray Gell-Mann y George. Zweig para explicar el esquema de clasificación de los hadrones en Óctuple Vías . La primera evidencia de la existencia de quarks se produjo en 1968, en experimentos de dispersión inelástica profunda en el Stanford Linear Accelerator Center . Estos experimentos confirmaron la existencia de quarks up y down y, por extensión, quarks extraños, ya que eran necesarios para explicar la Óctuple Vía.
Historia
En los inicios de la física de partículas (primera mitad del siglo XX), se pensaba que los hadrones como los protones , neutrones y piones eran partículas elementales . Sin embargo, se descubrieron nuevos hadrones y el " zoológico de partículas " pasó de unas pocas partículas a principios de los años treinta y cuarenta a varias docenas de ellas en los cincuenta. Algunas partículas tenían una vida mucho más larga que otras; la mayoría de las partículas se desintegraron a través de la interacción fuerte y tuvieron una vida útil de alrededor de 10 a 23 segundos. Cuando decayeron por las interacciones débiles , tenían una vida útil de alrededor de 10 a 10 segundos. Mientras estudiaban estas desintegraciones, Murray Gell-Mann (en 1953) [4] [5] y Kazuhiko Nishijima (en 1955) [6] desarrollaron el concepto de extrañeza (que Nishijima llamó carga-eta , después del mesón eta (
η
)) para explicar la 'extrañeza' de las partículas de vida más larga. La fórmula de Gell-Mann-Nishijima es el resultado de estos esfuerzos por comprender las extrañas desintegraciones.
A pesar de su trabajo, las relaciones entre cada partícula y la base física detrás de la propiedad de extrañeza siguieron sin estar claras. En 1961, Gell-Mann [7] y Yuval Ne'eman [8] propusieron independientemente un esquema de clasificación de hadrones llamado Eightfold Way , también conocido como simetría de sabor SU (3) . Esto ordenó a los hadrones en multipletes isospin . La base física detrás de isospin y extrañeza solo se explicó en 1964, cuando Gell-Mann [9] y George Zweig [10] [11] propusieron de forma independiente el modelo de quark , que en ese momento consistía solo en arriba, abajo y extraño quarks. [12] Los quarks arriba y abajo eran los portadores de isospin, mientras que el quark extraño tenía extrañeza. Si bien el modelo de quarks explicaba la forma óctuple, no se encontró evidencia directa de la existencia de quarks hasta 1968 en el Stanford Linear Accelerator Center . [13] [14] Los experimentos de dispersión inelástica profunda indicaron que los protones tenían una subestructura, y que los protones hechos de tres partículas más fundamentales explicaban los datos (confirmando así el modelo de quarks ). [15]
Al principio la gente eran reacios a identificar los tres cuerpos como los quarks, prefiriendo Richard Feynman 's Parton descripción, [16] [17] [18] pero con el tiempo se aceptó la teoría del quark (véase Revolución de Noviembre ). [19]
Ver también
- Modelo de quark
- Materia extraña
- Producción de extrañeza
- Extraño
- Estrella extraña
Referencias
- ^ a b M. Tanabashi y col. (Grupo de datos de partículas) (2018). "Revisión de la física de partículas" . Physical Review D . 98 (3): 1–708. Código bibliográfico : 2018PhRvD..98c0001T . doi : 10.1103 / PhysRevD.98.030001 . PMID 10020536 .
- ^ Cohen, Richard E; Giacomo, Pierre. Símbolos, unidades, nomenclatura y constantes fundamentales en física (PDF) (2010 ed.). IUPAP. pag. 12 . Consultado el 25 de marzo de 2017 .
- ^ McGervey, John D. (1983). Introducción a la física moderna (segunda ed.). Nueva York: Academic Press. pag. 658. ISBN 978-0-12-483560-3. Consultado el 25 de marzo de 2017 .
- ^ M. Gell-Mann (1953). "Spin isotópico y nuevas partículas inestables" (PDF) . Revisión física . 92 (3): 833. Bibcode : 1953PhRv ... 92..833G . doi : 10.1103 / PhysRev.92.833 .
- ^ G. Johnson (2000). Belleza extraña: Murray Gell-Mann y la revolución en la física del siglo XX . Casa al azar . pag. 119. ISBN 978-0-679-43764-2.
Al final del verano ... [Gell-Mann] completó su primer artículo, "Isotopic Spin and Curious Particles" y lo envió a Physical Review . Los editores odiaban el título, por lo que lo modificó a "Partículas extrañas". Ellos tampoco aceptarían eso, sin importar que casi todo el mundo usara el término, sugiriendo "Giro isotópico y nuevas partículas inestables".
- ^ K. Nishijima, Kazuhiko (1955). "Teoría de la independencia de carga de las partículas V" . Progreso de la Física Teórica . 13 (3): 285. Código Bibliográfico : 1955PThPh..13..285N . doi : 10.1143 / PTP.13.285 .
- ^ M. Gell-Mann (2000) [1964]. "El óctuple camino: una teoría de la simetría de interacción fuerte". En M. Gell-Mann, Y. Ne'eman (ed.). El Óctuple Camino . Westview Press . pag. 11. ISBN 978-0-7382-0299-0.
Original: M. Gell-Mann (1961). "El óctuple camino: una teoría de la simetría de interacción fuerte". Informe de laboratorio de sincrotrón CTSL-20 . Instituto de Tecnología de California . - ^ Y. Ne'eman (2000) [1964]. "Derivación de interacciones fuertes a partir de invariancia de calibre". En M. Gell-Mann, Y. Ne'eman (ed.). El Óctuple Camino . Westview Press . ISBN 978-0-7382-0299-0.
Original Y. Ne'eman (1961). "Derivación de interacciones fuertes a partir de invariancia de calibre". Física nuclear . 26 (2): 222. Bibcode : 1961NucPh..26..222N . doi : 10.1016 / 0029-5582 (61) 90134-1 . - ^ M. Gell-Mann (1964). "Un modelo esquemático de bariones y mesones". Letras de física . 8 (3): 214–215. Código bibliográfico : 1964PhL ..... 8..214G . doi : 10.1016 / S0031-9163 (64) 92001-3 .
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Otras lecturas
- R. Nave. "Quarks" . Hiperfísica . Universidad Estatal de Georgia , Departamento de Física y Astronomía . Consultado el 29 de junio de 2008 .
- A. Pickering (1984). Construcción de quarks . Prensa de la Universidad de Chicago . págs. 114-125. ISBN 978-0-226-66799-7.