Arribas Garde, Enrique

Beléndez Vázquez, Augusto

¡Tres quarks para Muster Mark!

Repositorio Institucional de la Universidad de Alicante

	   1	  	  	  	  	  	  CIENCIA¡Tres quarks para Muster Mark!AUGUSTO BELÉNDEZ VÁZQUEZ Y ENRIQUE ARRIBAS GARDEDía 30/12/2014 - 01.55hSe cumplen cincuenta años de la teoría de los quarks, que permitió profundizar enel conocimiento de la estructura íntima de la materiaMurray Gell-MannEn nuestra civilización occidental, heredera de la Antigua Grecia, muchas ideas introducidas porfilósofos como Platón o Aristóteles han llegado hasta nuestros días. Su arte estaba caracterizadopor la búsqueda de la belleza ideal y su proporción aurea o “divina proporción” explicabamatemáticamente esta belleza y ya no sólo en el arte sino en la misma Naturaleza. Fueron tambiénfilósofos griegos como Leucipo y Demócrito los primeros en proponer en el siglo V a.C. larevolucionaria idea de que la materia estaba constituida por pequeñas partículas indivisibles quedenominaron átomos (del griego, “indivisible”). Acababa de introducirse la idea de la existencia departículas elementales que aún persiste en la Física. Desde entonces los átomos permanecieron en elolvido hasta que Lavoisier en 1789 relacionó el concepto de elemento químico con las hipótesisatomísticas griegas. A finales del siglo XIX y principios del XX se descubrió que los átomos no eranindivisibles sino que tenían una estructura interna formada por un conjunto de electrones moviéndosealrededor de un núcleo central, el cual se comprobó años después que estaba constituido por protonesy neutrones. Tras la Segunda Guerra Mundial llegaron los muones, tauones, neutrinos, piones,kaones, hiperones y un largo etcétera, sin olvidar a sus correspondientes antipartículas. Un auténticozoo repleto de partículas elementales que los físicos pronto pusieron manos a la obra para clasificar.¡Tres quarks para Muster Mark! - ABC.es http://www.abc.es/ciencia/20141230/abci-tres-quarks-para-mu...1 de 4 30/12/14 09:51	   2	  	  	  Los gigantescos aceleradores de partículas y los refinados detectores permitieron a los científicospenetrar aún más en las profundidades del microcosmos y, como resultado, los físicos teóricosconcluyeron que algunas partículas que eran consideradas elementales y denominadas hadrones–como los protones y neutrones del núcleo atómico– pudiera que no fueran tan elementales como sepensaba hasta entonces, sino que estarían constituidas por otras partículas aún más pequeñas. Estenuevo concepto fue introducido de forma independiente en 1964, justo hace cincuenta años, por losfísicos estadounidenses Murray Gell-Mann y George Zweig. Esas partículas más pequeñas fuerondenominadas quarks por Gell-Mann, una palabra que extrajo de una frase absurda de la novelaFinnegnans Wake del escritor irlandés James Joyce: “¡Tres quarks para Muster Mark!”.La novela de Joyce, considerada como uno de los libros más difíciles de la literatura en lengua inglesa,relata la vida de Mr. Finn, al que veces llama Mr. Mark (de ahí la cita anterior). En la novela, llena dejuegos de palabras a veces casi ininteligibles, puede que los tres quarks sean los hijos de Mr. Finn y enocasiones le suplantan. La asociación que quizá hizo Gell-Mann con la Física de partículas elementalesresulta así clara: Mr. Finn (o Mr. Mark) sería el protón y en algunas ocasiones se comportaría como siconstará de tres quarks. El número 3 juega un papel esencial en esta teoría(de ahí seguro la elecciónpor Gell-Mann de la cita de Joyce). Existen dos tipos de hadrones, los bariones y los mesones. Losprimeros están formados por tres quarks y los segundos por dos (en realidad por un quark y unantiquark). También hay otras partículas, denominadas “exóticas”, que presentan otrascombinaciones de quarks. Gell-Mann fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1969, apenascuatro años después de que propusiera la existencia de los quarks, lo que demuestra la importancia desu teoría no sólo para la física de partículas sino para la propia concepción de la estructura íntima delUniverso.Existen seis tipos de quarks llamados sabores y conocidos como up (u, arriba), down (d, abajo),strange (s, extraño), charm (c, encanto), top (t, cima) y bottom (b, fondo), junto con suscorrespondientes antiquarks. Los protones (uud) están formados por dos quarks up y uno down,mientras que los neutrones (udd) están compuestos por dos quarks down y uno up. En 1964 la teoríade los quarks de Gell-Mann sólo incluía tres quarks, como en la frase de Joyce, up, down y strange (u,d y s),el resto se descubrió posteriormente en colisiones de alta energía como las que tienen lugar enlos gigantescos aceleradores de partículas. En 1974 se halló el quark charm en el Centro delAcelerador Lineal de Stanford (SLAC) en California y en el Laboratorio Nacional deBrookhaven situado en Long Island, Nueva York. En 1977 se descubrió el quark bottom también enBrookhaven y en 1995 el quark top en el Laboratorio Nacional del Acelerador Fermi (Fermilab) enBatavia, cerca de Chicago, Illinois.Los quarks han revolucionado desde entonces las concepciones de la Física. Tienen carga eléctricafraccionaria, se encuentran confinados–como auténticos cautivos–en el interior de los hadrones por lallamada esclavitud infrarroja y están fuertemente ligados entre sí mediante una fuerza que semanifiesta mediante el intercambio de unas partículas llamadas gluones (del inglés “glue”,pegamento). Cada quark se presenta en tres variedades denominadas caprichosamente colores, rojo,verde y azul, que no tienen nada que ver con los colores de la luz visible. Son como una carga pero, envez de eléctrica, de color. El color de un quark individual cambia continuamente mientras seintercambian gluones. Los gluones también tienen color. Hasta ahora nadie ha podido aislar un quarkindividual por lo que son inobservables como entes aislados, al igual que sucede con los dos polos¡Tres quarks para Muster Mark! - ABC.es http://www.abc.es/ciencia/20141230/abci-tres-quarks-para-mu...2 de 4 30/12/14 09:51	   3	  	  	  magnéticos de un imán. Esta teoría de las interacciones fuertes entre quarks fue denominadaCromodinámica Cuántica por los físicos teóricos haciendo uso de su original sentido del humor,como podemos comprobar en las numerosas frases que Sheldon Cooper pronuncia en la serie «TheBig Bang Theory», que arrasa entre la audiencia más joven. Si pretendían poner una nota de coloren la Física, sin duda que lo consiguieron.Desde el atomismo de los filósofos griegos hace dos mil quinientos años hasta nuestros días, la Físicaha recorrido un largo camino para desentrañar la estructura íntima de la Naturaleza y conocer losladrillos fundamentales de construcción de la materia. En la actualidad la teoría física denominada«modelo estándar» describe las interacciones fundamentales (salvo la gravedad) y las partículaselementales. Este modelo, que por cierto predecía la existencia del anhelado y recientementedescubierto bosón de Higgs, incluye tres familias de partículas: los leptones, los quarks y las partículasmediadoras de las diversas interacciones. Pero volviendo al principio, y como esos cánones de bellezade los antiguos griegos, también el modelo estándar es considerado por algunos como de gran belleza.Murray Gell-Mann afirmó en una entrevista concedida a la revista Muy Interesante en Sevilla en 1995que “si una teoría es bella, al final resulta útil”. Probablemente, el matemático francés HenriPoincaré ya intuía esto cuando señaló que las teorías que intentan conocer cómo es el mundo quenos rodea son hermosas porque “la Naturaleza es bella, ya que si no lo fuera, no valdría la penaconocerla, no valdría la pena vivir la vida”.AUGUSTO BELÉNDEZ VÁZQUEZ es catedrático de Física Aplicada de la Universidadde Alicante y ENRIQUE ARRIBAS GARDE, profesor de Física Aplicada de laUniversidad de Castilla-La ManchaCuenta NóminaCámbiate a la Cuenta NÓMINA deING DIRECT en sólo 5 minutoswww.ingdirect.esTiene sentidoHasta el más exigente se convencecuando le explicas el métodoDentix.www.dentix.com¡Tres quarks para Muster Mark! - ABC.es http://www.abc.es/ciencia/20141230/abci-tres-quarks-para-mu...3 de 4 30/12/14 09:51

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