Siempre escucho a la gente decir que la simetría es hermosa, que la naturaleza es intrínsecamente simétrica, que la física y las matemáticas muestran la simetría inherente a la naturaleza , etcétera, etcétera .
Hoy aprendí que la mitad de los quarks tienen +2/3 de carga eléctrica y la otra mitad tienen -1/3 de magnitud de carga eléctrica. ¿Hay alguna explicación para esto? ¿Por qué su cargo neto no es cero?
Cuando se trata de cargas fundamentales, los quarks de tipo arriba (zurdos) en realidad tienen los mismos valores de carga que los quarks de tipo abajo, o exactamente los opuestos.
Sucede que la carga eléctrica no es una carga fundamental en este sentido.
Déjame ser más específico. Todos los quarks tienen un color, rojo, verde o azul, la carga de la fuerza nuclear fuerte asociada con el grupo calibre. Existe una uniformidad perfecta entre todos los quarks de todos los tipos.
Los quarks también llevan la hipercarga, la carga bajo el grupo calibre de la fuerza electrodébil. Tanto los quarks arriba como los quarks abajo (bueno, sus componentes zurdos) llevan cargo bajo este grupo. Los componentes diestros tienen diferentes valores de pero no los discutiré porque eso haría que la historia fuera menos bonita. ;-)
Finalmente, está el grupo de la fuerza electrodébil. Las partes zurdas de los quarks up y down llevan y , valores exactamente opuestos, y hay una perfecta simetría entre ellos. (Los componentes diestros llevan .)
simplemente sucede que tampoco ni pero sólo su suma,
La simetría se rompe porque un campo, el campo de Higgs , prefiere, para reducir su energía, un valor distinto de cero del campo. Más precisamente, un componente es distinto de cero, y este componente tiene , pero . Así que las dos primeras simetrías están rotas pero la última, la del electromagnetismo generado por la carga eléctrica, se conserva.
A menudo sucede que cada simetría que es "imaginable" y "bonita" es de hecho una simetría de las leyes fundamentales pero a bajas energías, debido a varios mecanismos dinámicos, algunas de estas simetrías se rompen. Todavía puede verse que las leyes de la física respetan la simetría en algún nivel, pero el estado de vacío no es invariable bajo él y, por lo tanto, las leyes efectivas de baja energía también rompen la simetría.
Si está buscando simetría, creo que debería señalar que HAY una partícula con una carga de -2e/3 y una partícula con una carga de +e/3. Son el antiquark arriba y el antiquark abajo respectivamente. Ahora, después de eso, muy razonablemente se preguntaría por qué observamos más quarks up que antiquarks, y otras preguntas de seguimiento como la asimetría entre materia y antimateria en los experimentos.
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