¿Qué evidencia hay de la existencia de los quarks?

¿Cuál es la evidencia experimental que sugiere la existencia de los quarks?

Fue un gran momento para los experimentadores allá por 1960, cuando se sospechó por primera vez de la existencia de los quarks.

¿Cómo fueron descubiertos?

Para empezar, se llamó la vía óctuple , y se descubrió que la plétora de resonancias descubiertas en la cámara de burbujas y los contraexperimentos tenían una simetría asombrosa que podía organizarse de acuerdo con las representaciones de SU(3). Como ejemplo, aquí está el octeto bariónico.

Inmediatamente implicaba la existencia de una subestructura a los bariones, de manera similar a la simetría (protón, neutrón) SU(2) como subestructura del núcleo: dos vectores independientes, SU(2), tres vectores independientes SU(3 ).

La fórmula de Gell-Mann-Nishijima , desarrollada por Murray Gell-Mann y Kazuhiko Nishijima, condujo a la clasificación óctuple, inventada por Gell-Mann, con importantes contribuciones independientes de Yuval Ne'eman, en 1961. Los hadrones se organizaron en SU (3) representación de multipletes, octetos y decuplets, de aproximadamente la misma masa, debido a las fuertes interacciones; y diferencias de masa más pequeñas vinculadas a los números cuánticos de sabor, invisibles a las interacciones fuertes. La fórmula de masa de Gell-Mann-Okubo sistematizó la cuantificación de estas pequeñas diferencias de masa entre los miembros de un multiplete hadrónico, controlado por la ruptura de simetría explícita de SU(3).

El barión de espín 3⁄2 Ω−, un miembro del decuplet del estado fundamental, fue una predicción crucial de esa clasificación. Después de que se descubriera en un experimento en el Laboratorio Nacional de Brookhaven, Gell-Mann recibió un premio Nobel de física por su trabajo en el Camino Óctuple, en 1969.

usted declara

Voy a suponer que está involucrado un colisionador de partículas,

No es un experimento colisionador. El Omega menos fue descubierto en un experimento de protones K, el K- del acelerador de Brookhaven.

Era la evidencia sólida de la consistencia del modelo de quarks, ya que se descubrió después de su predicción como faltante en la simetría del decuplet.

El primer evento Omega en la cámara de burbujas de Brookhaven

La teoría se desarrolló aún más en SU(3)xSU(2)xU(1) con la interacción fuerte viniendo fuertemente, y el encanto, las resonancias inferior y superior se descubrieron después de la predicción teórica, el encanto con j/Psi en el SLAC colisionador en 1974.

Luego se dio cuenta de que aunque QCD no permitiría que los quarks y gluones estuvieran libres, la firma de estas partículas vendría en chorros de protones, piones, kaones, etc. ordinarios, como propusieron en 1978 J.Ellis et al .

En la actualidad, los jets colisionadores se consideran la firma experimental de quarks y gluones en la búsqueda de nuevas partículas y resonancias.

El modelo de quarks no solo explicó la plétora de nuevas partículas (bariones y mesones) descubiertas a mediados del siglo XX, sino que también predijo muchas partículas nuevas. Por supuesto, las predicciones se desarrollaron a medida que se desarrollaba la teoría. Aquellas predicciones hechas que fueron comprobadas experimentalmente constituyen una gran evidencia. Vea esta lista de descubrimientos de partículas, particularmente durante y después de la década de 1960.

Mi respuesta es extremadamente breve, así que espero que algunas personas con más conocimientos puedan dar mejores respuestas a esto.

No es posible la observación directa de los quarks.

Al menos, los quarks es una gran concepción teórica, muy útil en el momento del descubrimiento de partículas. Probablemente, ahora que tenemos Particle Zoo bien poblado, podamos revisar algunas ideas iniciales. Hay un tiempo para predecir y hay un tiempo para explicar los datos recopilados y tenemos muchos.

Pero el Modelo Quark definitivamente funciona. Eso es más que suficiente del modelo ya que todos los modelos en ciencia son temporales.