Quinteto de Quarks

A partir de las letras del abecedario podemos construir palabras y con éstas frases y oraciones.

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Por: Vicente Aboites

A partir de las letras del abecedario podemos construir palabras y con éstas frases y oraciones. Una obra tan extensa como El Quijote o la Enciclopedia Británica, contiene miles de párrafos cada uno de los cuales está compuesto por palabras a su vez formadas por combinaciones de letras del abecedario, estas letras son las unidades fundamentales de nuestro lenguaje escrito.

De modo semejante los griegos de la antigüedad se preguntaban cuáles eran las unidades fundamentales de todo lo que existe en el universo. Las respuestas que dieron fueron muy variadas. Tales de Mileto propuso que el agua era el elemento fundamental, Anaxímenes (también de la ciudad de Mileto) propuso que este elemento fundamental era el aire, Heráclito (de la ciudad de Éfeso) propuso como elemento fundamental el fuego. Empédocles (nacido en Sicilia) afirmó que había cuatro elementos fundamentales; los tres anteriormente mencionados (agua, aire, fuego) y añadió uno más; tierra. Además afirmó que cada elemento tenía un lugar natural en el universo, en la parte superior el fuego, seguido de aire, agua y finalmente tierra.

Posteriormente Aristóteles propuso un quinto elemento al que llamó éter.  Leucipo y su discípulo Demócrito definieron una unidad fundamental de la materia a la que llamaron “átomo”, que significa “indivisible”. Para los atomistas griegos el cosmos estaba formado por átomos y vacío. Durante siglos estas ideas fueron abandonadas hasta que en los siglo XVII y XVIII, se retomó la idea del átomo como partícula fundamental constituyente de la materia. Robert Boyle estableció el criterio moderno para definir a un elemento. Lavoisier, Proust y Dalton, entre otros, realizaron experimentos que podían ser explicados a partir de la hipótesis atómica. A partir de esto y de una extraordinaria intuición científica Mendeleyev elaboró la Tabla Periódica de los elementos que lista a todos los átomos y sus características más importantes. Esta tabla contiene 118 elementos de los cuales noventa y cuatro existen naturalmente. De este modo podríamos decir que el conjunto de bloques fundamentales a partir de los cuales está formado todo el mundo material que nos rodea (e.g. los planetas, el mar, las casas, los autos, etcétera) consiste de noventa y cuatro átomos fundamentales.

El problema es que muy pronto en el desarrollo de la teoría atómica se descubrió que estos supuestos elementos fundamentales, o átomos, a su vez están compuestos por otras partículas. A principio del siglo veinte se pensó que todos los átomos conocidos estaban formados por partículas más pequeñas, en particular el protón (positivo), el neutrón (neutro) y el electrón (negativo).

Sin embargo utilizando aceleradores de partículas pronto se descubrió una plétora de otras partículas con nombres tan raros como; pión, kaón, omega, eta, ro, phi, delta, sigma, xi, lambda y otras más. De hecho fueron tantas las partículas sub-atómicas encontradas que pronto fue claro que éstas no podían ser “fundamentales” y que todas esas partículas debían de estar a su vez formadas por otras partículas verdaderamente fundamentales.

El resultado de este trabajo se conoce como “Modelo Estándar de Partículas”,  en este modelo hay seis partículas llamadas “quarks” y seis llamadas “leptones”. Toda la materia conocida está formada por combinaciones de quarks y leptones.  Por ejemplo; un átomo de hidrógeno está formado por un protón y un electrón, sin embargo el protón esta a su vez formado por tres quarks, y el electrón es simplemente un leptón.

En esta teoría no puede haber quarks libres, sino partículas que contienen dos quarks (llamadas mesones), o partículas que contienen tres quarks (llamadas bariones). Sorprendentemente en la revista Physical Review Letters acaba de reportarse la existencia de partículas formadas por cinco quarks (llamadas pentaquarks) que en realidad son aglomerados (como si fueran moléculas) de partículas con tres y dos quarks, dando un total de cinco quarks. Fueron descubiertas debido a que su comportamiento no se ajustaba al de un barión (formadas por tres quarks) ni al de un mesón (formadas por dos quarks).

Antes de este resultado no era siquiera imaginado que un barión pudiera co-existir con un mesón. Este fue un resultado obtenido por físicos experimentales y ahora los físicos teóricos están tratando de desarrollar modelos que expliquen esta compleja e inesperada situación. Podemos conjeturar que escuchar algunos famosos quintetos llenos de armonía y belleza de Beethoven, Mozart y Schubert, podría ayudar a inspirar a esos dedicados científicos teóricos.

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