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Dentro del protón, la "cosa más complicada" imaginable [ENG]

Dentro del protón, la "cosa más complicada" imaginable [ENG]

El protón tiene media unidad de espín, al igual que cada uno de sus quarks ascendentes y descendentes. Al principio, los físicos supusieron que las medias unidades de los dos quarks up menos la del quark down debían ser iguales a la mitad de una unidad para el protón en su conjunto. Pero en 1988, la European Muon Collaboration informó de que los espines de los quarks suman mucho menos de la mitad. Las masas de dos quarks up y un quark down sólo comprenden alrededor del 1% de la masa total del protón. El protón es mucho más que tres quarks.

| etiquetas: física , protón , gluones , quarks , partículas
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Traducción automática:

El "modelo de quarks" de Gell-Mann y Zweig sigue siendo una forma elegante de imaginar el protón. Tiene dos quarks "up" con cargas eléctricas de +2/3 cada uno y un quark "down" con una carga de -1/3, para una carga total del protón de +1.

Pero el modelo de los quarks es una simplificación excesiva que tiene serias deficiencias.

Falla, por ejemplo, cuando se trata del espín del protón, una propiedad cuántica análoga al momento angular. El protón tiene media unidad de espín, al igual que cada uno de sus quarks ascendentes y descendentes. Al principio, los físicos supusieron que -en un cálculo que se hace eco de la simple aritmética de la carga- las medias unidades de los dos quarks up menos la del quark down debían ser iguales a la mitad de una unidad para el protón en su conjunto. Pero en 1988, la European Muon Collaboration informó de que los espines de los quarks suman mucho menos de la mitad. Del mismo modo, las masas de dos quarks up y un quark down sólo comprenden alrededor del 1% de la masa total del protón. Estos déficits confirmaron un punto que los físicos ya estaban apreciando: El protón es mucho más que tres quarks.


Mucho más que tres quarks

El Acelerador de Anillo de Hadrones (HERA), que funcionó en Hamburgo (Alemania) de 1992 a 2007, estrelló los electrones contra los protones con una fuerza mil veces superior a la del SLAC. En los experimentos de HERA, los físicos podían seleccionar electrones que habían rebotado en quarks de muy bajo momento, incluidos los que llevaban tan sólo un 0,005% del momento total del protón. Y los detectaron: Los electrones de HERA rebotaron en una vorágine de quarks de bajo momento y sus homólogos de antimateria, los antiquarks.

Los resultados confirmaron una sofisticada y extravagante teoría que para entonces había sustituido al modelo de quarks de Gell-Mann y Zweig. Desarrollada en la década de 1970, era una teoría cuántica de la "fuerza

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Three Quarks for Muster Mark!
Me pinchan y no sangro.
#3 Yo si, pero no me entero del pinchazo
Qué puta locura. Yo me quedé en el punto en que un protón podía descomponerse en un neutrón y un positrón. Cuanto más miran qué hay dentro más perdidos están.
#4 No exactamente perdidos, pero sí asomándose a un abismo que no parece tener fin. Lo sorprendente es ver que hay humanos capaces de comprender, aunque sea a ese nivel, la realidad que subyace todo. La cuántica está tan alejada del sentido común que hay que leer muy bien la música de las matemáticas para entenderlo. Yo sólo capto la melodía y, ando tan atrapado por lo fascinante que se torna el mundo que, no puedo menos que aplaudirlos.
#6 Yo creo que la prueba de que no entienden demasiado es que cada vez que plantean una teoría y se crea la tecnología para ponerla a prueba, los experimentos se la echan por tierra. Efectivamente, la cuántica está muy lejos del sentido común y la física terrenal, que se entiende sin muchos problemas.

Lo de la clasificación por colores y los sabores de las partículas ya es lo máximo
#4 No es descabellado pensar que, si al inicio de todo existía solo una fuerza/campo que tras milésimas de milisegundos del big bang se descompuso en las que hoy conocemos, éstas puedan transformarse entre ellas de una a otra, si al final provienen de la misma "esencia".
#8 Fuerza nuclear débil
Fuerza nuclear fuerte
Fuerza electromagnética
Fuerza gravitatoria

Y esto son las fuerzas. Las partículas, a pesar de la supuesta intertransformación, son muchísimas más. De ahí el problema
#9 Pero podemos entender que tanto las fuerzas como las partículas son campos.
#10 No sé hasta qué punto. Las partículas crean campos, pero tienen características propias como la masa o el volumen que no son propias de los campos. Ahora bien, desde que se sabe que la masa y la energía son lo mismo, pues puede tener sentido esa afirmación. Por favor, ¿algún físico de partículas en la sala?
#11 En realidad las partículas no crean campos, sino que las partículas son manifestaciones que surgen de las perturbaciones de dichos campos. Imagínatelo como las olas en el agua. La masa de agua sería el "campo", que ocupa todo el espacio, y sus olas o remolinos, las "partículas".

Por otro lado, la masa parece ser que surge de la interacción de dichas partículas con el campo de Higgs. Es como una "resistencia a la velocidad". El fotón, al no interactuar con dicho campo, carece de masa (o "resistencia").

En cuanto al "volumen" no tengo claro a qué te refieres.
#12 El volumen es una magnitud fundamental relacionada directamente con la longitud.

Explicar la masa como una resistencia a la velocidad me parece muy propio de la mecánica clásica, y no de la nuclear.

No estoy de acuerdo en que las partículas sean manifestaciones de perturbaciones de campos. ¿Lo son los átomos? Esa metáfora no la utilizaron cuando estudié física cuántica, hace años, en la carrera.
#13 No tengo estudios de física de partículas, aunque sí he leído muchos libros y autores sobre ello, deboro documentales, e intento estar al día de los temas más candentes. Seguramente en muchas cosas me equivoque, pero por lo que voy leyendo, te comento sobre tu comentario:

El volumen es una magnitud fundamental relacionada directamente con la longitud.

Fundamental para la mecánica clásica, no para la cuántica.

Explicar la masa como una resistencia a la velocidad me parece muy

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#14 Yo sí he estudiado algo de física de partículas
#15 Entonces deberías saber que un átomo no es una partícula que pueda tener su campo.

Incluso un protón tampoco es una partícula. Sino que está compuesto por Quarks (que hasta donde sabemos sí es una partícula elemental).
#16 Veo que no estás muy ubicado. ¿No conoces el núcleo del protio? H+. Es una partícula, es un átomo y genera su campo. Electromagnético, gravitatorio... y además... ¡tiene volumen!

Un saludo, sigue con los docus, hay algunos muy interesantes
#17 Un protón de hidrógeno?

Un protón no es una partícula elemental. Un protón está formado por tres Quarks (qué si son partículas elementales) unidos por la fuerza nuclear fuerte (gluones, que son las partículas mediadoras de esa fuerza).

Me sorprende que habiendo estudiado física de partículas eleves a categoría de "partícula" un átomo, si es que entendemos lo mismo por "partícula" del Modelo Estandar.
#18 Un protón es una partícula, aunque se pueda descomponer... mediante fuerzas propias de un acelerador de partículas. Sí, los aceleradores de partículas aceleran partículas, entre ellas protones. De la wiki "A proton is a stable subatomic particle, symbol p, H+"

No sabes ni lo que es un protón xD

Ni idea tienes, mariKarmo. Ya sé que no te gusta que te contraríen, me parece bien que me bloquees. Un saludo!
#19 Entonces no estamos hablando de las mismas partículas. Yo hago referencia a las del Modelo Estándar, es decir, las elementales. Por ello llevo todo el rato hablando de "campos cuánticos", que se asocian a esas partículas (no a los protones o átomos).

Ni idea tienes, mariKarmo. Ya sé que no te gusta que te contraríen, me parece bien que me bloquees. Un saludo!
hola¿? y ese #drama así de golpe¿?  media
#19 Menuda susceptibilidad que te gastas... :-S
Os estaba leyendo con interés hasta que he llegado a este comentario. Como para tener una discusión de algún tema importante contigo...
#21 Que no te parezca mal, pero creo que si alguien no sabe lo básico de un tema, no debería intentar explicar nada. Por eso se lo he dicho
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menéame