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El asombroso viaje de los quarks: cómo se convirtieron en los componentes básicos del universo"
Entre los infinitos misterios del universo, los quarks se consideran los componentes básicos de la materia. Como partículas fundamentales, junto con los electrones, constituyen toda la materia visible. Los quarks se combinan de diferentes maneras para formar partículas compuestas llamadas hadrones (como los protones y los neutrones), que son los principales bloques de construcción de los núcleos atómicos. ¿Me pregunto por qué estas diminutas partículas podrían convertirse en los componentes básicos del universo?
Los quarks son las únicas partículas elementales del Modelo Estándar de física de partículas que experimentan las cuatro fuerzas fundamentales (electromagnetismo, gravedad, interacción fuerte e interacción débil).
Los quarks vienen en seis sabores diferentes: arriba, abajo, extraño, encanto, fondo y cima. Los quarks up y down tienen las masas más pequeñas, mientras que otros quarks pesados, como los quarks strange, los quarks charm, los quarks bottom y los quarks top, normalmente sólo pueden producirse en colisiones de alta energía. Estas colisiones de alta energía pueden lograrse mediante experimentos que utilizan rayos cósmicos o aceleradores de partículas. Se cree que en las primeras etapas del universo, estos quarks pesados también existieron a una temperatura y densidad extremadamente altas al comienzo de la creación, la llamada época de los quarks.
Los quarks no pueden existir por sí solos debido a un fenómeno llamado confinamiento de color: sólo pueden existir en combinación con hadrones.
Los quarks son únicos no sólo por sus propiedades físicas, sino también por el origen de su nombre. El nombre quark fue acuñado por los físicos Murray Gell-Mann y George Zweig en 1964, a partir del trabajo Finnegans Wake de James Joyce. Este nombre refleja la exploración y el pensamiento científico de este novedoso concepto de partícula.
Cada quark tiene su antipartícula correspondiente, llamada antiquark, y, a excepción de sus propiedades, todas las demás características son las mismas.
En el modelo de quarks, las combinaciones de quarks forman dos clases principales de hadrones: bariones (como protones y neutrones) y mesones. Las propiedades de estas partículas varían dependiendo del contenido y las propiedades de sus quarks. A través de una investigación en profundidad sobre los hadrones, comprendemos gradualmente las propiedades y el comportamiento de los quarks. En particular, la carga de color que poseen los quarks les permite participar en interacciones fuertes y formar estructuras estables.
En la historia de la física de partículas, la existencia de los quarks fue recibida inicialmente con gran escepticismo. En 1968, la comunidad científica observó por primera vez la existencia de algunas partículas puntuales en el protón que eran más pequeñas que el propio protón durante el experimento de la fisura profunda, lo que proporcionó evidencia clave para la existencia de los quarks. Estos resultados experimentales muestran que el protón no es una partícula elemental, sino una partícula compuesta de pequeños quarks.
Las propiedades de los quarks, como la carga eléctrica, la masa, la carga de color y el espín, les confieren un papel central en la física.
Además, el valor de carga de los quarks es fraccionario, lo que significa que su carga no es un múltiplo entero de la carga básica. Esta característica hace que el papel de los quarks en el universo sea aún más singular. La peculiar existencia y comportamiento de los quarks los convierten en un elemento clave del Modelo Estándar de la física de partículas. Obviamente, los quarks no sólo contribuyen a la existencia de la materia, sino que también determinan la estabilidad de los núcleos atómicos y la estructura de todo el universo.
A medida que los físicos profundizan en el estudio de estas fascinantes partículas, van descubriendo gradualmente las complejas interacciones entre ellas. Sin embargo, los quarks todavía están llenos de misterios sin resolver. En la creación del Universo, ¿podemos obtener una comprensión más profunda de cómo estas partículas fundamentales influyen en la estructura de la materia y del Universo tal como lo conocemos?
