Fisica General Burbano

758 EL NÚCLEO ATÓMICO
ner tres colores fundamentales: rojo, verde o azul, mientras que el antiquard puede tener uno de
los tres colores complementarios: antirrojo, antiverde o antiazul.
Los quarks se unen dando partículas blancas, sin color. El quark y el antiquark de un mesón
tiene un color y su complemento, y los tres quarks de un barión tienen cada uno de los tres colores.
El nombre de color como propiedad de los quarks es completamente arbitrario (aunque muy
descriptivo) y evidentemente no tiene ninguna relación con sensaciones visuales.
XXX – 46. Cronodinámica cuántica. El confinamiento de los quarks
Fig. XXX-45.– El intento de desconfinamiento
de un quark produce la
aparición de un mesón.
El concepto de color en el modelo de los quarks, concebido originalmente para satisfacer el
principio de exclusión de Pauli, ha dado lugar a una teoría sobre la interacción de esas partículas
que se conoce como CROMODINÁMICA CUÁNTICA, QCD. En esta teoría se dice que los quarks transportan
una carga de color, debido a la cual interaccionan con una fuerza de color de comportamiento
análogo a la fuerza eléctrica, es decir, colores iguales se repelen y colores opuestos o distintos
se atraen, haciéndolo en este último caso con menor intensidad que si se trata de dos opuestos
como el rojo y el antirrojo, por ejemplo.
La fuerza de color da explicación al hecho de que hasta la fecha aún no se haya obtenido un
quark aislado en el laboratorio.
La interpretación del fenómeno del CONFINAMIENTO DE LOS QUARKS en el interior de los hadrones
se basa en la suposición de que la fuerza fuerte de color no disminuye con la distancia sino que
permanece constante, de forma que la situación más estable de dos o tres quarks es estar juntos; el
color los une de tal manera que es imposible separarlos.
Si intentamos separar un quark de un barión (Fig. XXX-45-a), el aumento de energía potencial
del sistema es tal que rápidamente alcanza el valor suficiente para producir un par quark-antiquark
(Fig. XXX-45-b); el nuevo quark permanece en el barión y el antiquark y el quark desalojado son
expulsados formando un mesón (Fig. XXX-45-c). De la misma manera, la ruptura del enlace en un
mesón produce dos mesones, pero nunca un quark libre.
Una teoría más simple del confinamiento de los quarks supone que si no se han aislado es porque
no se han producido todavía partículas con la energía suficiente para arrancar un quark de un
hadrón, y, de hecho, uno de los primeros experimentos que se realizan cada vez que se pone en
funcionamiento un nuevo acelerador es precisamente la búsqueda de quarks libres.
Hay distintas versiones de la teoría del confinamiento, sin embargo, el modelo de los quarks ha
alcanzado un punto en que el fracaso en la búsqueda de uno aislado no obligaría a su abandono.
Por otra parte, este modelo tiene un aspecto inquietante que siembra el desasosiego entre los
físicos, siempre amantes de las teorías y de los modelos con el mayor grado de simplificación posible
en su formulación. La existencia de seis sabores con tres posibles colores cada uno, da un total
de dieciocho quarks; tampoco se puede asegurar que en experimentos futuros no aparezcan más
leptones o haya que postular más quarks. Seis leptones y dieciocho quarks no son realmente un
número pequeño de constituyentes básicos del universo.
Se ha propuesto que estas partículas podrían ser manifestaciones de otros entes más elementales,
los prequarks. Jogesh Pati y Abdus Salam han propuesto la teoría de los preones, y Haim Harari
la de los rishones, ambas sin desarrollar aún suficientemente.
XXX – 47. Las cuatro fuerzas fundamentales. Su unificación
Como ya se han indicado, con los leptones y los quarks se puede explicar la constitución de todos
los componentes materiales del universo, sin embargo, no completan la lista de partículas conocidas.
Existen otras que, como el fotón, no se incluyen entre los componentes materiales pero
que están relacionadas con el «pegamento» que los mantiene unidos, es decir, que son los responsables
de las cuatro fuerzas fundamentales.
Los fotones son partículas de masa en reposo cero y carga nula, cuyo intercambio entre partículas
cargadas origina la fuerza electromagnética. Los responsables de esta interacción se denominan
fotones virtuales (con el sentido dado a esta expresión en la cuestión XXX-7), para distinguirlos
de los fotones reales, detectables, que son los cuantos de una onda electromagnética.
La interacción gravitatoria es transmitida mediante gravitones. El gravitón es una partícula,
aún sin detectar, que, como los fotones, viaja a la velocidad de la luz, por consiguiente tiene una
masa en reposa nula. Así mismo carece de carga eléctrica. También podemos distinguir dos variedades:
real y virtual. Un gravitón real es un cuanto de onda gravitatoria que, en principio, podría
ser detectado, no obstante, se acopla a otras partículas tan débilmente que la probabilidad de localizarlo
es extremadamente pequeña.
Los transmisores de la fuerza débil son tres bosones (partículas de spin entero) predichos por
Steven Weinberg y Abdus Salam, y descubiertos en 1983 por Carlo Rubbia y Simon Van der
Meer, lo que les valió a estos últimos (junto con Lee Glasow) el premio Nobel de 1984. Weinberg
y Salam lo habían recibido en 1979. Los tres bosones se designan como W + , W – y Z, los dos primeros
con carga y el tercero neutro. Son partículas de gran masa en reposo que, en virtud el principio
de incertidumbre, pueden existir durante un tiempo muy corto, lo que determina el corto alcance
de la fuerza débil.
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