¿Por qué no puedo suponer que los quarks dentro de un hadrón se mueven juntos?

Question

Observando el siguiente diagrama de Feynman:

Usando la conservación de la energía, podemos ver que en el marco de reposo de $D^0$ la energía de $K^-$ es superior a su energía de reposo. Es decir, está en movimiento. Esperaba que, puesto que las partículas del hadrón sólo existen como un conjunto, eso significa que también la resultante $\bar{u}$ está en movimiento. Pero evidentemente por la misma suposición, ya que $D^0$ está en reposo en su propio marco de reposo, también la inicial $\bar{u}$ debe estar en reposo. Durante toda la descomposición, $\bar{u}$ no participa en ninguna interacción, lo que significa que al final debería seguir en reposo, lo que es una contradicción.

Veo dos posibles opciones para resolver esta discrepancia: O bien los diferentes quarks que componen un Hadron pueden moverse a diferentes velocidades, o bien $\bar{u}$ cambia de alguna manera su velocidad sin participar en ninguna interacción. Ninguna de las dos cosas parece posible.

¿Puede alguien explicarme qué me estoy perdiendo? Gracias.

Edita: Después de leer las respuestas tanto de Anna como de Nu, ahora lo entiendo, pero no creo que lo hubiera entendido después de leer cualquiera de las dos respuestas individualmente, así que no estoy seguro de qué respuesta debería seleccionar como correcta. Por ahora, no voy a seleccionar ninguna respuesta, ya que creo que lo ideal sería que las personas que visitan esta pregunta leyeran las dos.

Answer 1

Los quarks no pueden existir por sí solos (al menos a cualquier temperatura razonable), sólo se dan en estados ligados de color neutro, en los que todas las partículas ligadas se mueven a la misma velocidad.

El diagrama de Feynman, sin embargo, sólo capta un breve momento en el tiempo, en el que el $D^0$ se descompone en un $K^-$ . No se incluye lo que ocurre a partir de entonces. Podría ser, que el quark extraño tenga energía cinética e intercambie un gluón con el $\bar u$ transferir parte de ella, lo que causaría que todo el $K^-$ moverse. Por otro lado, también se consigue que $\pi^+$ -Meson, que puede llevar energía cinética, también, que obtuvo de la $W$ -Boson.

De hecho, debido a la conservación del momento, en el marco de reposo del $D$ -Meson, que se convierte en el marco de referencia del centro de masa tras la desintegración, tanto el $K^-$ y el $\pi^+$ tendrán energía cinética y momentos en direcciones opuestas.

Edita:

Como ya se ha dicho, los quarks no pueden existir como partículas individuales y tampoco pueden separarse sin más, porque están unidos por la interacción fuerte, que es muy fuerte (de ahí su nombre). Si los quarks tienen mucha energía, su distancia puede aumentar y los gluones (bosones gauge de la fuerza fuerte) entre ellos pueden descomponerse en más quarks. Este proceso se denomina hadronización y suele tener lugar en los colisionadores de hadrones a altas energías. Teóricamente, podría no haber más interacción, pero eso es extremadamente improbable (tan improbable, que no se observará durante varias veces la edad actual del universo) que ocurra, porque debido a la fuerza de la fuerza fuerte, cualquier estado hadrónico ligado tiene una energía mucho menor que un quark simple y, en consecuencia, una probabilidad mucho mayor de realizarse.

Answer 2

En el diagrama dado, es $D^0$ que está en reposo y no los quarks individuales que lo componen. Dentro de la conservación de la energía y el momento, ( aunque no hubiera un mar de quark antiquark y gluones en los hadrones, ejemplo, ) ya que la energía en masa en reposo del $D^0$ es mayor que las masas de los dos quarks , no están en reposo. En un modelo divertido como el de Bohr, la cinemática les permite orbitar uno alrededor del otro.

Esta afirmación es errónea:

Pero está claro que por la misma suposición, puesto que D0 está en reposo en su propio marco de reposo, también la u¯ inicial debe estar en reposo

El antiup no está en reposo, como ya se ha explicado.