¿Cómo se ha medido directamente la carga eléctrica de los quarks?

La sección transversal para

Sin embargo, la sección transversal para

Entonces, una medida de

Los sabores accesibles dependen de la energía del centro de masa, por lo que es posible observar los aumentos a medida que la energía se eleva más allá de las sucesivas masas de quarks (veces 2).

Esta figura :

espectáculos$R$en un rango de energía del centro de masa ( variable de Mandelstam $s$) que cubre el rango desde incluir solo los quarks "ligeros" (arriba, abajo y extraño) hasta incluir todos los quarks hasta el fondo con suficiente rango para mostrar la meseta larga alrededor del umbral del quark inferior.

Los resultados son consistentes con tres colores y las asignaciones de carga usuales (los quarks tipo arriba son +2/3 y los quarks tipo abajo son -1/3) del espectro bariónico.

La historia de la propuesta del modelo quark de hadrones es interesante.

El modelo de quarks fue propuesto de forma independiente por los físicos Murray Gell-Mann y George Zweig en 1964. La propuesta se produjo poco después de la formulación de Gell-Mann en 1961 de un sistema de clasificación de partículas conocido como [Eightfold Way] o, en términos más técnicos, SU( 3) simetría del sabor. El físico Yuval Ne'eman había desarrollado de forma independiente un esquema similar al Camino Óctuple en el mismo año.

En el momento del inicio de la teoría de los quarks, el "zoológico de partículas" incluía, entre otras partículas, una multitud de hadrones. Gell-Mann y Zweig postularon que no eran partículas elementales, sino que estaban compuestas de combinaciones de quarks y antiquarks. Su modelo involucró tres sabores de quarks (arriba, abajo y extraño) a los que atribuyeron propiedades como el giro y la carga eléctrica. La reacción inicial de la comunidad de físicos a la propuesta fue mixta. Hubo una disputa particular sobre si el quark era una entidad física o una abstracción utilizada para explicar conceptos que no se entendían correctamente en ese momento.

La historia continúa, pero fue la clasificación de la plétora de hadrones en representaciones de un grupo de simetría SU(3) lo que simplificó el zoológico de partículas. La identificación de los vectores que entran en SU(3)_flavor como "quarks" se volvió aceptable debido a la simetría. Las cargas de los quarks se definen a partir de esta simetría; de lo contrario, la clasificación de "vía óctuple" no funcionaría.

En cierto sentido, entonces, la medida de las cargas de los quarks proviene de las diversas representaciones SU(3) de los hadrones compuestos:

----------octeto de mesones -------------------------------descuplet de bariones

--------la carga está en diagonal--------

La realidad de la existencia de los quarks como partículas (no como herramientas matemáticas convenientes) surgió al sondear los protones con altas energías y estudiar los productos de interacción, que podrían identificarse como quarks y chorros de gluones de QCD, la interacción fuerte. Vea también el comentario de Lubos a su pregunta.

Este es el lío más grande que ha producido la humanidad: la simetría SU(3) también puede funcionar si supones que los quarks se cargan hacia arriba desde el centro de la simetría SU(3): 1/3, 2/3, 1/2, y el electrón = -1/2. El neutrón, con carga de electrón, será 1, y el protón, sin ella, será 1,5. El desbalance de la Unidad dará cuenta de su positivismo. Siendo así el neutrón, la Unidad neutra confinada y el protón, su forma excitada. ¡Eso es!