Quarks y antiquarks

Como vimos en el post anterior, los hadrones están compuestos por otras partículas más pequeñas llamadas quarks, las cuales se consideran (hasta el momento) auténticamente elementales. Los quarks no se encuentran aislados en el Universo, sino que siempre están confinados dentro de los hadrones, unidos mediante el intercambio de unos bosones llamados "gluones" (ver Las cuatro fuerzas o interacciones fundamentales). Actualmente se conocen seis tipos de quarks: Up (arriba), Down (abajo), Strange (extraño), Charm (encanto), Bottom (fondo) y Top (cima), y sus correspondientes antiquarks. Los quarks se representan con la inicial de sus nombres, y los antiquarks con la misma letra con una raya encima.

Representación de los seis tipos de quarks, sus antipartículas y sus cargas de color.

Los mesones son partículas formadas por una pareja quark-antiquark, mientras que los bariones (como el protón y el neutrón) se componen de 3 quarks cada uno (ver el post anterior). En la materia ordinaria sólo participan los quarks Up y Down, el resto de variedades se observan en la radiación cósmica que alcanza la Tierra y en los aceleradores de partículas.

Quarks que participan en algunas de las partículas conocidas

Las principales propiedades que presentan los quarks son:

• Masa: está en el rango que va desde los 1,5 del quark Up hasta los más de 170.000 del quark Top (unidades medidas en MeV/c²)*.
• Carga: sólo existen dos valores de carga posible: +2/3 (u, c, t) y -1/3 (d, s, b).
• Isospín Débil: toma el valor de +1/2 (u, c, t) o -1/2 (d, s, b). El isospín débil indica que si se desintegra un quark de tipo u (u, c, t), siempre producirá uno del tipo d (d, s, b), y viceversa.
• Sabor: indica a qué otro tipo puede cambiar un quark determinado.
• Carga de Color: es una propiedad que determina cómo interaccionan los quarks entre sí, es decir, si se atraen o repelen, con qué fuerza lo hacen y cómo se comporta esa interacción con la distancia o las características del entorno. Como esta propiedad puede tomar tres valores distintos, los científicos decidieron asignarles los nombres de los tres colores básicos: rojo, verde y azul, y sus complementarios a los antiquarks.

Recientes extensiones del Modelo Estándar de la Física de Partículas apuntan a que los quarks podrían estar compuestos de subestructuras. Hasta el momento no existen evidencias empíricas de esta afirmación.

* mega electrón-voltios partido por el cuadrado de la velocidad de la luz