Así que los átomos se forman a partir de protones y neutrones, que se forman a partir de quarks.
Pero, ¿de dónde vienen estos quarks? ¿Qué los produce?
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
No puedo resistirme a esta cita de la madre del ganso:
¿De qué están hechos los niños pequeños?
¿De qué están hechos los niños pequeños?
Ranas y caracoles,
Y las colas de los cachorros;
De eso están hechos los niños pequeños.
¿De qué están hechas las niñas?
¿De qué están hechas las niñas?
Azúcar y especias,
Y todo eso es bonito;
De eso están hechas las niñas.
Usted afirma :
Así que los átomos se forman a partir de protones y neutrones, que se forman a partir de quarks. y preguntan: ¿Pero de dónde vienen estos quarks? ¿Qué los forma?
¿Cómo sabemos que los átomos están formados por protones y neutrones? Tenemos dispersión inelástica profunda que demostró que los átomos tienen un núcleo duro, por lo que no son una materia uniformemente distribuida. Luego tenemos la tabla periódica de los elementos que se organiza bien contando protones y neutrones.
¿Cómo sabemos que los protones y los neutrones están formados por quarks? Tenemos los resultados de minuciosos experimentos que nos mostraron una vez más que la dispersión inelástica profunda muestra un núcleo duro dentro de los protones y neutrones. El estudio de los productos de la interacción organizó las partículas y las resonancias en lo que ahora se denomina modelo estándar , una agrupación en familias que tienen una correspondencia uno a uno con la hipótesis de que los hadrones (resonancias de protones y neutrones) están compuestos por quarks.
Pero no sólo. También tienen gluones que mantienen unidos a los quarks debido a la interacción fuerte, y los gluones se han visto experimentalmente , de nuevo con experimentos de dispersión.
Aquí es donde estamos ahora. El LHC está dispersando protones sobre protones, es decir, quarks sobre quarks a energías mucho más altas que antes, y estamos esperando los resultados. La interpretación teórica llamada Modelo Estándar, tan exitosa a bajas energías, presupone que los quarks son elementales. Debido a los intercambios de gluones es difícil ver cómo podría aparecer un núcleo duro en la dispersión de quarks para llevar la cebolla un nivel más abajo, es decir, decirnos que los quarks tienen un núcleo.
Incluso en la dispersión de quarks neutrinos los gluones interferirán, si la teoría SM es correcta a altas energías. Por el momento no hay ninguna indicación experimental de que los quarks no sean elementales.
Sin embargo, la naturaleza nos ha sorprendido antes, y podría hacerlo de nuevo, una vez que se diseñen y lleven a cabo experimentos de dispersión de leptones y quarks de alta energía en el futuro. Creo que Feynman dijo: "para ver de qué está hecho un reloj no se tira un reloj sobre otro y se cuentan los engranajes que salen volando. Se necesita un destornillador". Los leptones, con sus interacciones débiles, son el equivalente al destornillador.
heathrow
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25
Los quarks probablemente no están hechos de nada más fundamental. La idea de que todo tiene que estar hecho de algo más no es cierta. La luz no está hecha de otra cosa, ni tampoco la gravedad. Que los átomos tenían cosas internas era obvio, porque son eléctricamente neutros y, sin embargo, dispersan la luz a frecuencias mágicas definidas. Los neutrones y los protones delataban su estructura no elemental por sus momentos magnéticos y su dispersión demasiado fuerte a corta distancia. Suele ser evidente cuando una partícula es compuesta.
Los quarks, en cambio, junto con los electrones, la luz, la gravedad y los gluones y bosones W y Z, son perfectamente elementales, en el sentido de que sus interacciones están bien descritas por una teoría cuántica de campos renormalizable. Si no son elementales, es probablemente a una escala en la que se revelan como una excitación de la teoría de cuerdas, un agujero negro cuántico.
Los modelos de fermiones compuestos del modelo estándar eran interesantes porque podían explicar el fenómeno de las generaciones, las familias repetitivas del modelo estándar. Pero la teoría de cuerdas da una explicación mucho más natural de las generaciones, en términos de la geometría de la compactación. No hay una motivación real para la subestructura, aunque la gente especule.
kamens
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6043
La respuesta estándar de la corriente dominante es considerarlos como fundamentos. Otra respuesta estándar, pero no de la corriente principal, es que llamamos genéricamente "preones" a los hipotéticos componentes de los quarks y los leptones. La teoría de los preones más consolidada -discutiblemente- es la de Harari-Shupe, a veces denominada " teoría del rishon ", pero hay otros.
Sin preones, la teoría de cuerdas podría ser también una respuesta, pero no en la línea de tu pregunta; los quarks y los leptones serían equivalentes a algunos estados de las cuerdas, así que no "hechos de", sino "iguales a". Del mismo modo, en la teoría de Kaluza Klein: se espera que los quarks y los leptones sean estados especiales de la teoría compactada. Por supuesto, de nuevo, esta es la corriente principal. Los teóricos también han propuesto modelos en los que los estados son Rishones.
El camino del medio, podría tener las teorías que proponen producir quarks y leptones a partir de la geometría. Estas teorías suelen preocuparse mucho por la gravedad.
Por último, están las teorías no estándar. Yo mismo tengo una de ellas, la sBootstrap, y no dudo de que algunas otras personas tendrán la intención de responderle proponiendo su teoría favorita.
user98822
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8
En primer lugar, permítanme subrayar que nadie sabe qué esperar con seguridad cuando sondeamos a distancias cada vez más pequeñas (o a energías más altas) los hasta ahora considerados campos elementales: el electrón ( $e^-$ ), el neutrino electrónico ( $\nu_e$ ), el up-quark ( $u^{\frac {+2}{3}},$ ), y el quark descendente ( $d^{\frac{-1}{3}}$ ), junto con su segunda y tercera generación, la masiva $W^{+/-}$ y el $Z^0$ (los portadores de la fuerza débil), el Higgs (que explica la masa) y el hipotético superpesado Bosones X e Y que (según el teoría ) permiten la desintegración del protón y tienen una carga eléctrica de $+\frac{4}{3}$ resp. $+\frac{1}{3}$ .
Sin embargo, una conjetura muy plausible está contenida en la obra de Harari Rishon teoría (que ya se ha mencionado en una respuesta anterior), que puede explicar todo reacciones entre campos elementales (excepto las que implican al campo de Higgs). Con sólo dos campos elementales, el T-rishon, y el V-rishon, una teoría de preones no puede ser más económica (es imposible construir los campos elementales hasta ahora conocidos de sólo un campo). Esto es, sin duda, más elegante que el colector de partículas elementales que prevalece hoy en día. Nombro la "elegancia" porque algunos físicos consideran esto como un argumento a favor de las nuevas ideas (por cierto, yo no lo considero así).
Otros argumentos a favor de esta teoría:
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La desintegración del protón se explica muy fácilmente:
$uud (=p)→d\bar{d}(= \pi^0) + e^{+}$
$ u + u→ \bar{d}+e^+$
$TTV+TTV→TVV+TTT$ -
La teoría afirma que la cantidad de materia es igual a la cantidad de antimateria
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Según la teoría de Rishon, la fuerza débil no es una fuerza fundamental, al igual que la "antigua" fuerza fuerte que en su día se pensó que era transmitida por el pión (a comparar con el $W^{+/-}$ o el $Z^0$ ) resultó ser una fuerza residual, y el fundamental Ahora se sabe que la fuerza fuerte es transmitida por gluones sin masa.
El campo(s) de Higgs no tiene lugar en esta teoría, lo que parece un gran retroceso ya que puede se han descubierto. Se dice que debido a esto todos los campos elementales no tendrán masa. Los dos rishones no tienen masa, pero cuando forman estados ligados (el único estado en el que pueden estar), entonces puede que la fuerza (la que transmiten los gluones hipercolores) entre ellos sea tan grande que puedan (a pesar de la velocidad de la luz con la que viajan) permanecer juntos y formar campos masivos. Si es así, ¿qué hacer con el campo de Higgs? Bueno, tal vez, en ese caso, podamos utilizar esta teoría económica para refutación la existencia de este maldito campo de partículas. Como escribí en el comentario de abajo:
Para mí, el mecanismo de Higgs es una construcción bastante artificial y, por tanto, me inclino a decir que las pruebas del Higgs están contaminadas. Así que se puede utilizar la teoría de Rishon para refutar la existencia del campo de Higgs.
Jim Geurts
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220
¿De qué están hechos los quarks?
No sabemos de qué están hechos los quarks, puede que hayamos tocado fondo aquí, o que aún quede por descubrir más estructura.
Hasta ahora, los resultados del LHC a la hora de descubrir más estructuras -aparte del descubrimiento del bosón de Higgs- no han sido alentadores. Puede que nuestra capacidad tecnológica actual no esté a la altura.
Recordemos que la mecánica clásica se revitalizó cuando Galileo miró a través de un telescopio el cielo nocturno, y la teoría de la radiación de los cuerpos negros utilizando la entonces teoría termodinámica de Boltzmann dio resultados en desacuerdo con el experimento e impulsó a Planck a introducir la hipótesis atómica en la energía, es decir, la hipótesis cuántica.
Puede que simplemente tengamos que esperar a que haya más ingenio tecnológico antes de que podamos abordar adecuadamente la física más allá del MS, y esto, por lo que parece, podría suponer una cierta espera.
Sin embargo, uno de los principales contendientes actuales para explicar los quarks es la teoría de cuerdas; de hecho, la teoría de cuerdas surgió por primera vez como una teoría de la fuerza fuerte como una especie de tubo de flujo que conectaba los quarks; hay que señalar, como advierten todos los principales practicantes de la teoría, que esta teoría es altamente especulativa, como cabe esperar cuando estamos tan lejos de un régimen directamente accesible a la experimentación.
