Origen de las masas de quarks

En el modelo estándar, la masa de los quarks y otras partículas elementales proviene del mecanismo de Higgs. En el caso de los quarks, las masas dadas en la tabla del enlace se calculan utilizando modelos teóricos complicados y la entrada de datos de experimentos de dispersión.4

Por el momento, la ruptura de la simetría quiral no contribuye a las masas de los quarks, excepto cuando se usa en los modelos que se ajustan a las masas. La ruptura de la simetría quiral es lo que une a los quarks en un protón o un pión con una masa fija.

Los protones volarían separados a excepción de la fuerza nuclear fuerte, que es transportada por gluones (líneas de fuerza entre los quarks). Cuando los gluones se agrupan, forman una "bola de pegamento". La concepción moderna del protón incluye más de los tres quarks de "valencia" (un quark abajo (d) y dos arriba (u)) que representan solo alrededor del 2 por ciento de la masa del protón. El resto proviene de un "mar" de quarks virtuales y bolas de pegamento. Incluso fuera de los límites del protón, las partículas virtuales surgen y desaparecen dentro del vacío repleto descrito por QCD. (Cortesía de Alex Dzierba, Curtis Meyer y Eric Swanson)

Todos estos cuatro vectores, incluido el quark de valencia, cuatro vectores sumados y tomados en un producto de cuatro puntos dan el cuadrado de la masa del protón, en este ejemplo.

Con los términos de fuerza fuerte de autointeracción los quarks de valencia estarían ligados, por todo este mar, pero ¿qué define que la masa del protón sea exactamente la que se mide , así como la masa de todos los demás hadrones?

Aquí es donde entra en juego la ruptura de la simetría quiral en QCD y su relación con las masas hadrónicas.

La teoría efectiva resultante de los estados unidos de bariones de QCD (que describe protones y neutrones), tiene términos de masa para estos, no permitidos por la realización lineal original de la simetría quiral, pero permitidos por la realización no lineal (rotura espontánea) así lograda como como resultado de las interacciones fuertes. 4

Estados ligados significa estados estables, resonancias.

El 99,9% de la masa de un hadrón o un mesón proviene del confinamiento en QCD. El confinamiento es una característica especial de QCD debido a su simetría no abeliana que conduce a una función beta negativa. Es el confinamiento lo que también conduce a una ruptura de la simetría quiral a unos 200 MeV o el radio de un hadrón (alrededor de 1 femtometro).