ANTIMATERIA Y QUARK

ANTIMATERIA

Es una materia que en su composición hay imágenes especulares de las partículas elementales que conforman la materia que se conoce, las cuales tienen la misma masa que las partículas pero su carga eléctrica y otras propiedades son inversas. Por ejemplo, la antipartícula correspondiente al electrón, llamada positrón, tiene carga positiva, pero en todos los demás aspectos es idéntica al electrón. La antipartícula correspondiente al neutrón, que no tiene carga, difiere de éste por tener un momento magnético de signo opuesto (el momento magnético es otra propiedad electromagnética). En cuanto al resto de parámetros que determinan las propiedades dinámicas de las partículas elementales, como la masa o los tiempos de desintegración, las antipartículas son idénticas a las partículas correspondientes.

La existencia de antipartículas fue propuesta por primera vez por el físico británico Paul Adrien Maurice Dirac, como resultado de su intento de aplicar a la teoría cuántica las técnicas de la mecánica relativista. En 1928 desarrolló el concepto de un electrón con carga positiva; su existencia real se demostró experimentalmente en 1932. La existencia de antiprotones y antineutrones se suponía, pero no se confirmó hasta 1955, cuando fueron observados en aceleradores de partículas. En la actualidad se han observado directa o indirectamente todas las antipartículas.

Un problema profundo en la física de partículas, y en la cosmología en general, es la aparente escasez de antipartículas en el universo. Es comprensible que no existan en la Tierra más que momentáneamente, puesto que las partículas y las antipartículas se aniquilan mutuamente cuando chocan, liberando una gran energía. Es posible que existan galaxias distantes compuestas de antimateria, pero no existen métodos directos de confirmación. Casi toda la información del universo lejano nos llega en forma de fotones, que son sus propias antipartículas y por ello no revelan demasiado sobre la naturaleza de sus fuentes. Sin embargo, la opinión mayoritaria es que el universo está compuesto en su inmensa mayoría de materia 'ordinaria', y se han propuesto explicaciones para ello en la teoría cosmológica reciente (véase Teoría inflacionaria).

QUARK

Tipo de partículas elementales, componentes de otras partículas subatómicas, como el protón y el neutrón, y que no existen de manera aislada.

Quark, una de las seis partículas que, según se cree, son los constituyentes básicos de las partículas elementales llamadas hadrones, como el protón, el neutrón o el pión¹. El concepto de quark fue propuesto independientemente en 1963 por los físicos estadounidenses Murray Gell-Mann y George Zweig (el término quark se tomó de la obra Finnegans Wake del escritor irlandés James Joyce).

Al principio se pensó que existían tres tipos de quark: up, down y strange. Se cree, por ejemplo, que el protón está formado por dos quarks up y dos quarks down. Más tarde, los teóricos postularon la existencia de un cuarto quark; en 1974 se confirmó experimentalmente la existencia de este quark, denominado charm. Posteriormente se planteó la hipótesis de un quinto y sexto quark —denominados respectivamente bottom y top— por razones teóricas de simetría. En 1977 se obtuvieron pruebas experimentales de la existencia del quark bottom, pero el quark top no fue hallado por los investigadores hasta abril de 1994, cuando los físicos del Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), en Estados Unidos, anunciaron que habían encontrado pruebas experimentales de su existencia.

Cada tipo de quark tiene su antipartícula correspondiente, y hay tres clases o colores diferentes dentro de cada quark o antiquark. Los quarks pueden ser rojos, azules o verdes, mientras que los antiquarks pueden ser antirrojos, antiazules o antiverdes. Los colores de los quarks y antiquarks no tienen nada que ver con los colores que distingue el ojo humano, sino que representan una propiedad cuántica. Cuando se combinan para formar hadrones, los quarks y antiquarks sólo pueden existir en determinadas agrupaciones de colores. El portador hipotético de la fuerza entre quarks se denomina gluón.

¹Pion: Partícula elemental del grupo de los mesones cuya masa es unas 270 veces la del electrón