En nuestras teorías actuales, todos los hadrones están formados por quarks y gluones.
Esta visión reduce considerablemente la gran familia de hadrones al proporcionar una estructura muy lógica en la que todos los valores de las propiedades cuánticas de los hadrones se originan a partir de las propiedades cuánticas de los quarks de valencia. Pero dado que no se pueden observar aislados, en el sentido en que pueden serlo los electrones o los positrones, la teoría asume que el confinamiento del color es solo una parte del juego.
Sin embargo, los cálculos reales de QCD utilizan una vista en la que los quarks y los gluones se distribuyen en un volumen de espacio-tiempo, que es necesario para describir gran parte de los ricos fenómenos de la física de alta energía.
Pero todo esto me hace preguntarme:
¿Son los quarks reales y elementales? Quiero decir, ¿hay más evidencia que respalde que son más que un modelo que funciona?
Dado que la materia hadrónica no puede dividirse en partes más pequeñas que el hadrón más pequeño, ¿ no podría explicarse también la realidad mediante un modelo en el que todos los hadrones observables son los elementales, que siguen reglas para transformarse en otros, etc.?
Por cierto, esta última idea ya fue presentada por Hagedorn en su famosísimo y conocido paper, donde al final intenta darle un punto de vista filosófico a su modelo, así que me pregunto por qué se descartó.
Como se menciona en el OP, los quarks simplifican enormemente la teoría de los hadrones, como lo hicieron los átomos con la química, y a pesar del confinamiento, Friedman, Kendall y Taylor, quienes recibieron el premio Nobel por ello en 1990 , también realizaron experimentos similares a los de Rutherford: " inesperadamente grande la cantidad de electrones que se dispersaron en ángulos grandes proporcionó una evidencia clara de los constituyentes puntuales dentro de los nucleones. Ahora se entiende que estos constituyentes son quarks " .
Pero, ¿aún se puede considerar que los quarks no existen? Técnicamente, sí. Esta es la respuesta que dio Mach acerca de los átomos en el siglo XIX: son solo ficciones, y la teoría se puede reorganizar de una manera que los elimine, por ejemplo, conectando solo cantidades medibles entre sí, y puramente matemáticamente (Mach y un el destacado químico Ostwald incluso se negó a mencionar los átomos en sus trabajos posteriores a 1870). Esto siguió siendo cierto incluso después de los experimentos de Rutherford, y sigue siendo cierto hoy en día a pesar de la tecnología que (ostensiblemente) " permite que se tomen imágenes, se dividan y se rompan ". De hecho, uno puede incluso eliminar los objetos cotidianos y reducirlo todo a sensaciones, como sugirieron algunos positivistas. Pero hacerlo hará que la teoría sea muy poco atractiva.
Por supuesto, también puede ser al revés: a finales del siglo XIX el éter era un elemento sólido de la realidad. Algunos incluso esperaban una teoría del todo, como Michelson en 1902, véase Quantum Generations de Kragh, p. 4 :
" No parece lejano el día en que las líneas convergentes de muchas regiones aparentemente remotas del pensamiento se encuentren... Entonces la naturaleza de los átomos, y las fuerzas puestas en juego en su unión química... la explicación de la cohesión, elasticidad, y la gravitación: todo esto se agrupará en un solo cuerpo compacto y consistente de conocimiento científico... una de las más grandiosas generalizaciones de la ciencia moderna... que todos los fenómenos del universo físico son solo manifestaciones diferentes de los diversos modos de movimiento. de una sustancia omnipresente: el éter " .
Y entonces el éter ya no existía. Pero eso no sucede muy a menudo.
Lo que propones se llama democracia nuclear , y fue muy popular en los días previos a que surgiera el modelo estándar. Vea también la discusión en http://www.physicsoverflow.org/22971 , donde puede leer sobre (entre otros) mi punto de vista actual.
Si se conserva como un quark y se dispersa como un quark, entonces es un quark.
"Una cantidad inesperadamente grande de electrones que se dispersaron en grandes ángulos proporcionó una evidencia clara de los constituyentes puntuales dentro de los nucleones. Ahora se entiende que estos constituyentes son quarks".
Fórmula exacta: no prueba que existan los quarks, sino constituyentes puntuales dentro de los nucleones, que ahora se entienden como quarks. Lógicamente perfecto :)
En mi opinión personal, la cuestión de las partículas elementales/compuestas es la más importante, y la idea de la democracia nuclear fue la raíz del problema.
La democracia nuclear sugirió que todas las partículas en Particle Zoo son elementales, lo que significa que no están formadas unas por otras . Esa es una visión normal para los físicos de esa época y una visión muy extraña para los químicos. El físico tiende a imaginar las partículas como puntos, y el químico tiende a imaginar las partículas como elementos, compuestos de elementos y reacciones. Antecedentes bastante diferentes: los físicos de esa época no tenían experiencia en la clasificación de partículas y reacciones y los químicos tenían esa experiencia durante siglos, ya que es una clave en química.
Esa democracia nuclear ya se tuvo en cuenta en el Modelo Estándar hasta cierto punto, por lo que no hay motivo para volver de nuevo. Pero la democracia nuclear necesita fuertes pruebas experimentales para los químicos, aunque es algo natural para los físicos.
Por esa razón, creo que ni siquiera se verificó una gran clase de teorías, y es similar a su pregunta. Sí, pueden existir otros enfoques. Pero nunca fueron revisados.
Por ejemplo, Rutherford, quien predijo el neutrón, sugirió que el neutrón es similar al núcleo de partículas compuestas, que consta de protones y partículas negativas. Sugirió también, que esa partícula puede ser un electrón "interior" del núcleo.
Se hizo evidente que el electrón no puede estar dentro del núcleo. Pero, ¿qué pasa con la sugerencia principal de que el neutrón es un compuesto (compuesto), que consiste en un protón y una partícula negativa (que no sea un electrón)? Nadie incluso revisó las partículas de Particle Zoo por la posibilidad de ser un socio para el protón en la unión nuclear.
En lugar de esto, todas las partículas se sugirieron igualmente elementales, su clasificación se hizo con esta idea de democracia nuclear no probada, se aplicó simetría, y tenemos un resultado natural, el modelo de quarks.
danu
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