Ciencia aceleradora del CERN
En 1964, dos físicos propusieron de forma independiente la existencia de las partículas subatómicas conocidas como quarks.
Los físicos Murray Gell-Mann y George Zweig estaban trabajando de forma independiente en una teoría para una fuerte simetría de interacción en física de partículas. Dentro de este marco, propusieron que las propiedades importantes de las partículas que interactúan fuertemente – los hadrones – podrían explicarse si estuvieran compuestas de partículas constituyentes.
En 1961, Gell-Mann introdujo un esquema de simetría que llamó la Vía Óctuple, que se basaba en la simetría matemática conocida como SU(3). El esquema (por el que recibió el premio Nobel de física en 1969) clasificó los hadrones en dos grupos principales, más bien como la Tabla Periódica clasifica los elementos químicos.
Gell-Mann se basó en este trabajo en un nuevo modelo que podría describir con éxito, entre otras cosas, las propiedades magnéticas de protones y neutrones. Pero el modelo de Gell-Mann requería la existencia de tres nuevas partículas elementales, a las que llamó «quarks».»
Gell-Mann dice que primero se le ocurrió el sonido «quork», y más tarde se encontró con la frase» Tres quarks para Muster Mark » en Finnegans Wake de James Joyce. Como Joyce presumiblemente pretendía que la palabra rimara con «Mark», la gente ha estado dividida en la pronunciación desde entonces.
El físico George Zweig hizo su contribución al campo mientras visitaba el CERN en un artículo fechado el 17 de enero de 1964, en el que proponía: «Tanto los mesones como los bariones se construyen a partir de un conjunto de tres partículas fundamentales llamadas ases.»Aunque el nombre de Zweig para las partículas no se pegó, mostró que algunas propiedades de los hadrones se podían explicar tratándolos como trillizos de otras partículas constituyentes.
Tanto los quarks de Gell-Mann como los ases de Zweig tenían que tener cargas eléctricas iguales a 1/3 o 2/3 de la de un electrón o protón, lo que sugiere que una búsqueda experimental de estos constituyentes revelaría si existían o no.
En 1968, una serie de experimentos de dispersión de electrones y protones realizados por la colaboración MIT-SLAC en el Centro Acelerador Lineal de Stanford (SLAC) en los Estados Unidos reveló los primeros signos de que los nucleones tienen una estructura interna. El equipo disparó electrones a los protones y observó cómo los electrones rebotaban. Los patrones de dispersión se identificaron como causados por partículas puntuales dentro de los protones. En los años siguientes, al combinar estos resultados con otros de la dispersión de neutrinos en la cámara de burbujas de Gargamelle en el CERN, quedó claro que estos constituyentes realmente tienen cargas de 1/3 y 2/3.
Los quarks son ahora una parte clave del Modelo Estándar. En numerosos experimentos en el CERN, incluidos los del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), los físicos están midiendo las propiedades de las partículas de Gell-Mann y Zweig con una precisión cada vez mayor.
Más información sobre quarks
- Vea el relato técnico de George Zweig la historia de los quarks (Registrado en el CERN en septiembre de 2013)