¿Qué significa la masa de un quark?

Declaraciones como "La masa del electrón incluye la masa del campo eléctrico que genera" deben tomarse con mucho cuidado.

En la teoría cuántica de campos podemos calcular la reacción inversa del campo eléctrico que nuestro electrón crea sobre sí mismo, que es el cambio de masa del que creo que hablas. Para que estos cálculos tengan sentido, necesitamos hacer uso de la renormalización .

El problema es que obtenemos muchos infinitos como resultados. Para tratarlos con sensatez, presentamos los llamados "contratérminos", que tienen la misma estructura y el signo opuesto. El problema es que todavía restamos infinitos entre sí y no sabemos el resultado.

Sin embargo, lo que sí sabemos es la masa en reposo de electrones medida en experimentos: esto es$m_e = 511\, \mathrm{keV}$. Entonces ponemos esto en nuestro cálculo: restando del infinito calculamos otro infinito tal que para un electrón en reposo la masa es 511 keV. Luego podemos pasar a calcular cómo cambia esto para electrones con grandes velocidades (¡ya que lo hace! esto se llama masa en movimiento) y encontrar un gran acuerdo con los experimentos en colisionadores de partículas.

El tema de las masas de los quarks es aún más complicado. Los quarks no existen libremente, solo en estados ligados y no podemos calcular la energía de ligadura con precisión. Podemos medir la masa de los quarks pesados ​​observando la energía total de sus productos de desintegración, pero para el$u$,$d$y$s$quarks esto no funciona bien.

Aquí, existen varias definiciones de masa. Para la llamada " masa actual " (o "masa polar") se intenta extrapolar la masa para el$u$y$d$quark de otras medidas para obtener un resultado básicamente para el parámetro de masa en el lagrangiano. Por otro lado también hay " masas constituyentes ", donde uno hace lo que usted describe: Tomar la masa del protón y dividirla entre dos$u$y uno$d$quark, tal que esto también se ajusta aproximadamente a las masas del$\pi$mesones, pero esto es crudo en el mejor de los casos, ya que incluye la energía de enlace en la definición de masa que en realidad tiene muy poco que ver con la masa de las partículas unidas.

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Hay dos definiciones para las masas de quarks. Uno se refiere al parámetro de masa en el Lagrangeano, el otro intenta incluir la energía de enlace en hadrones. El primero es muy difícil de medir para los quarks ligeros ($u$,$d$,$s$), mientras que el segundo combina efectos en un parámetro de masa que no tienen nada que ver entre sí.