Quark: diferència entre les revisions

}}</ref> Els quarks dalt i baix tenen les menors masses d'entre tots els quarks. Els quarks més pesats canvien ràpidament entrecap a quarks dalt i baix amb un procés de [[desintegració de partícules]]: la transformació d'un estat més alt de massa cap a un estat més baix de massa. Per aquest motiu, els quarks dalt i baix són generalment estables i els més comuns de l'univers, mentre que els quarks estrany, encant, fons i cim només es poden produir en col·lisions altament energètiques (com ara, les que involucren [[Raig còsmic|rajos còsmics]] i en [[Accelerador de partícules|acceleradors de partícules]]). Per cada sabor de quark existeix una [[antipartícula]] corresponent, coneguda com a ''[[antiquark]]'', que només difereix del quark en què algunes de les seves propietats tenen [[Oposat (matemàtiques)|la mateixa magnitud, però signe oposat]].

}}</ref> Els quarks foren introduïts com a parts d'un esquemamodel ordenadoresquemàtic dels hadrons i hi hagué poques proves de la seva existència física fins als experiments de [[dispersió inelàstica profunda]] realitzats al [[SLAC National Accelerator Laboratory]] el 1968.<ref name="Bloom">

{{ref-llibre|autor=K.A. Peacock|títol=The Quantum Revolution|pàgina=125|editorial=[[Greenwood Publishing Group]]|any=2008|isbn=0-313-33448-X}}</ref> A diferència dels [[Leptó|leptons]], els quarks contenen [[càrrega de color]], la qual cosa els immergeix en la [[força nuclear forta]]. L'atracció resultant entre els diferents quarks provoca la formació de partícules compostes conegudes percom a ''[[Hadró|hadrons]].''.

Els quarks que determinen els [[Nombre quàntic|nombres quàntics]] reben el nom de ''quarks de valència''; a part d'aquests, qualsevol hadró pot contenir un nombre indefinit de quarks [[Partícula virtual|virtuals]], antiquarks i [[Gluó|gluons]] que no influeixen en els seus nombres quàntics.<ref>{{ref-llibre|autor=B. Povh, C. Scholz, K. Rith, F. Zetsche

}}</ref> Els barions més comuns són el protó i el neutró, els blocs de construcció del [[nucli atòmic]].<ref name="Knowing">{{ref-llibre|autor=M. Munowitz

}}</ref> Es coneix un gran nombre d'hadrons (vegeu [[llista de barions]] i [[llista de mesons]]), la majoria dels quals es diferencien pels quarks que els constitueixen i les propietats que aquests els atorguen. L'existència d'[[Hadró exòtic|hadrons «exòtics»]] amb més quarks de valència, com ara els [[tetraquark]]s (qq{{Sobreratllat|qq}}) i els [[pentaquark]]s (qqqq{{Sobreratllat|q}}), s'ha conjecturat<ref name="PDGTetraquarks">{{ref-publicació|autor=W.-M. Yao ([[Particle Data Group]])

Els fermions elementals s'agrupen en tres [[Generació (física de partícules)|generacions]], cada una de les quals comprèn dos leptons i dos quarks. La primera generació inclou els quarks dalt i baix, el segon els quarks estrany i encant i el tercer els quarks fons i cim. Totes les cerques per d'una quarta generació de quarks i d'altres fermions elementals han fallat,<ref>{{ref-publicació|autor=C. Amsler ([[Particle Data Group]])

}}</ref> i hi ha proves indirectes de pes que no n'existeixen més de tres generacions.<ref group="nota">La principal prova està basada en l'amplitud de ressonància dels bosons W i Z, que restringeix el neutrí de la 4a generació a tenir una massa major que ~{{valref-publicació|45|uautor=GeV/c2}}D. Això contrastaria amb els neutrins de les altres tres generacions, les masses dels quals no poden excedir {{val|2|u=MeV/c2}}</ref><ref>Decamp

}}</ref><ref group="nota">La principal prova està basada en l'amplitud de ressonància dels bosons W i Z, que restringeix el neutrí de la 4a generació a tenir una massa major que ~{{val|45|u=GeV/c2}}. Això contrastaria amb els neutrins de les altres tres generacions, les masses dels quals no poden excedir {{val|2|u=MeV/c2}}</ref> Generalment, les partícules de les generacions més altes tenen més massa i menor estabilitat, fent que es desintegrin en partícules de generacions més baixes mitjançant la [[força nuclear feble]]. Comunament, en la natura, només podem trobar quarks de primera generació (dalt i baix). Els quarks més pesats només es poden crear en col·lisions altament energètiques (com les que involucren [[Raig còsmic|raigs còsmics]]) i es desintegren ràpidament; tanmateix, es creu que hi eren presents durant les primeres fraccions de segon posteriors al [[Big Bang]], quan l'univers estava en una fase extremadament calenta i densa (l'[[època dels quarks]]). Els estudis de quark més pesats es condueixen en condicions creades artificialment, com ara en [[Accelerador de partícules|acceleradors de partícules]].<ref>{{ref-llibre|autor=D.H. Perkins

Els quarks tenen càrrega elèctrica, massa, càrrega de color i sabor; en conseqüència, són les úniques partícules conegudes deque experimenten les quatre [[forces fonamentals]] de la física contemporània: electromagnetisme, gravitació, força nuclear forta i força nuclear feble.<ref name="Knowing" /> La gravitació és prou dèbil per a ser irrellevant en interaccions individuals entre partícules, excepte en casos extrems d'energia ([[energia de Planck]]) i de distància ([[longitud de Planck]]). No obstant això, com que no hi ha cap teoria convincent de la [[gravetat quàntica]], la gravitació no està descrita per al model estàndard.

|bibcode = 1964PhL.....8..214G }}</ref> i [[George Zweig]]<ref name="Zweig1964a">

}}</ref> El nombre de sabors teoritzats augmentà fins als sis actuals el 1973, quan [[Makoto Kobayashi]] i [[Toshihide Maskawa]] notaren que l'observació experimental de la [[violació CP]]<ref groupname=nota"KM">La violació CP és un fenomen que fa que les interaccions febles es comportin diferentment quan la dreta i l'esquerra s'intercanvien ([[Paritat (física){{ref-publicació|simetriaautor=M. P]])Kobayashi, i quan les partícules es substitueixen per les antipartícules corresponents ([[simetria C]])T.</ref><ref name="KM">Maskawa

}}</ref><ref group=nota>La violació CP és un fenomen que fa que les interaccions febles es comportin diferentment quan la dreta i l'esquerra s'intercanvien ([[Paritat (física)|simetria P]]) i quan les partícules es substitueixen per les antipartícules corresponents ([[simetria C]]).</ref> es podia explicar si existís un altre parell de tipus de quark.

Els quarks tenen càrregues elèctriques [[Fracció|fraccionàries]]: {{Frac|1|3}} o {{Frac|2|3}} vegades la [[càrrega elemental]] (e), segons el sabor. Els quarks dalt, encant i cim (col·lectivament anomenats ''quarks de tipus dalt'') tenen una càrrega de +{{Frac|2|3}}&nbsp;e, mentre que els quarks baix, estrany i fons (''quarks de tipus baix'') la tenen de −{{Frac|1|3}}&nbsp;e. Els antiquarks tenen la càrrega oposada deldels seus respectius tipus; els antiquarks de tipus dalt tenen càrregues de −{{Frac|2|3}}&nbsp;e i els de tipus baix de +{{Frac|1|3}}&nbsp;e. Com que la càrrega elèctrica d'un [[hadró]] és la suma de les càrregues dels quarks que el constitueixen, tots els hadrons tenen càrregues enteres: la combinació de tres quarks (barions), tres antiquarks (antibarions) o un quark i un antiquark (mesons) sempre resulten en un nombre enter de vegades la càrrega elemental.<ref>

}}</ref> Per exemple, els hadrons que constitueixen els nuclis atòmics, els neutrons i els protons, tenen càrregues de 0&nbsp;e i +1&nbsp;e respectivament; un neutró es compon per dos quarks baix i un quark dalt i un protó de dos quarks dalt i un quark baix.<ref name="Knowing" />

L'espín es pot representar com un [[Vector (matemàtiques)|vector]] la longitud del qual es mesura en unitats de la [[constant reduïda de PlankPlanck]], ''ħ'' (llegida «h barra»). Pels quarks, la mesura de la component del vector espín al llarg d'un eix qualsevol només pot prendre els valors +''ħ''/2 o −''ħ''/2; per aquesta raó els quarks es classifiquen com a partícules d'[[espín-½|espín-{{Frac|1|2}}]].<ref>

Tot i que el procés de transformació de sabors és el mateix per tots els quarks, cada quark té preferència per transformar-se en el quark de la seva pròpia generació. Les tendències relatives de totes les transformacions de sabor es descriuen a través d'una [[Matriu (matemàtiques)|taula matemàtica]], anomenada [[matriu Cabibbo-Kobayashi-Maskawa]] (matriu CKM). Expressades unitàriamentde forma unitària, les [[Valor absolut|magnituds]] de les entrades de la matriu CKM són:<ref name="PDG2010">

El sistema d'atracció i repulsió entre els quarks carregats amb diferents combinacions dels tres colors s'anomena [[força nuclear forta]], que està intervinguda per les [[Partícula mediadora|partícules mediadores]] conegudes com a ''[[Gluó|gluons]]''; això es discuteix detalladament més avall. La teoria que descriu la força nuclear forta s'anomena cromodinàmica quàntica. Un quark, que té una única coloració, pot formar un [[Estat lligat|sistema lligat]] amb un antiquark de l'anticolor corresponent. El resultat de dos quarks en atracció serà la neutralitat de color: un quark amb càrrega de color ''ξ'' i un antiquark amb càrrega de color −''ξ'' resultarà en una càrrega de color de 0 (o color ''blanc'') i la formació d'un mesó. Aquest fet és anàleg a l'[[Síntesi additiva de color|addició de colors]] pròpia de l'[[òptica]] bàsica. Similarment, la combinació de tres quarks, cada un amb una càrrega de color diferent; o de tres antiquarks, cada un amb una càrrega d'anticolor diferent, resultarà en la mateixa càrrega ''blanca'' de color i en la formació d'un barió o antibarió.<ref>

}}</ref> forma una tripleta: un [[Teoria quàntica de camps|camp quàntic]] que es transforma sota la respresentaciórepresentació fonamental de SU(3)_c.<ref>

La taula següent és un sumari de les propietats clau dels sis quarks. Els [[Sabor (física)#Nombres quàntics amb aroma|nombres quàntics amb aroma]] – [[isospín]] (''I''₃), [[Encant (física)|encant]] (''C''), [[Estranyesa (física)|estranyesa]] (''S'', no confongueu amb espín), [[Veritat (física)|veritat]] (''T'') i [[Bellesa (física)|bellesa]] (''B''′)– estan assignats a un cert sabor de quark i denoten qualitats de sistemes formats per quarks i hadrons. El [[nombre bariònic]] (''B'') és +{{Frac|1|3}} per a tots els quarks, ja que els barions estan formats per tres quarks. En el cas dels antiquarks, la càrrega elèctrica (''Q'') i tots els nombres quàntics amb aroma (''B'', ''I''₃, ''C'', ''S'', ''T'', and ''B''′) són del signe oposat. La massa i el [[Nombre quàntic de moment angular total|moment angular total]] (''J''; igual a l'espín en el cas de les partícules puntuals) no canvien de signe pels antiquarks.