How big is Quark encantado?

El quark encantado es uno de los seis tipos de quark. Los quarks son partículas elementales: hasta donde pueden determinar los experimentos, no están formados por nada más pequeño. Son los componentes básicos de los protones, los neutrones y muchas otras partículas. Ningún experimento ha medido un tamaño para el quark encantado, así que el 1 zeptómetro que aparece arriba no es una medición. Un zeptómetro es 10⁻²¹ metros, una milmillonésima de una billonésima de metro.

Tamaño

En todos los experimentos realizados hasta ahora, los quarks se comportan como puntos. Los físicos buscan el tamaño de una partícula lanzándole otras partículas y observando cómo rebotan. El experimento ZEUS lo hizo en el acelerador HERA, haciendo chocar electrones con protones, y no vio señal alguna de que los quarks que hay dentro de los protones tuvieran tamaño.

En 2016, ZEUS informó de que el radio de esos quarks, si lo tienen, tiene que ser menor que 4,3 × 10⁻¹⁹ metros. Eso significa que tienen menos de 8,6 × 10⁻¹⁹ metros de diámetro. Es un límite superior, no un tamaño, y procede de quarks que están dentro de protones, no de los propios quarks encantados. El 1 zeptómetro del explorador queda muy por debajo de este límite, así que ningún experimento podría confirmar esa cifra ni descartarla.

Comparaciones de tamaño

Un protón, de unos 1,7 femtómetros (1,7 × 10⁻¹⁵ metros) de diámetro, tiene unas 2 000 veces el ancho del límite superior para un quark.
Si el límite superior para un quark se agrandara hasta el ancho de una pelota de tenis, de unos 6,7 centímetros, un protón tendría unos 130 metros de diámetro. Un átomo de hidrógeno tendría unos 8 200 kilómetros de diámetro, unos dos tercios del ancho de la Tierra.
El límite superior para un quark es de unos 50 000 billones (5 × 10¹⁶) de veces la longitud de Planck, el siguiente objeto más pequeño del explorador que tiene un valor definido.

La Revolución de Noviembre

En noviembre de 1974, dos equipos que trabajaban por separado encontraron la misma partícula nueva. El equipo de Burton Richter, en el Centro del Acelerador Lineal de Stanford, la llamó psi, y el de Samuel Ting, en el Laboratorio Nacional de Brookhaven, la llamó J. El 11 de noviembre, los dos jefes de equipo se reunieron y se dieron cuenta de que habían hecho el mismo descubrimiento. Richter y Ting compartieron el Premio Nobel de Física de 1976.

La J/psi, como se la llama ahora, es un quark encantado unido a un antiquark encantado, su pareja de antimateria. Duraba unas mil veces más tiempo del que esperaban los físicos, y muchos concluyeron que explicarla exigía un cuarto tipo de quark. El quark encantado ya había sido predicho, y su descubrimiento elevó a cuatro los quarks conocidos.

Masa y carga

El Particle Data Group, que reúne las mediciones de partículas de todo el mundo, da para la masa del quark encantado un valor de 1,273 GeV. Los físicos de partículas miden la masa en unidades de energía, y un GeV son mil millones de electronvoltios. Eso hace que un quark encantado tenga unas 1,4 veces la masa de un protón entero y casi 600 veces la de un quark arriba. Su carga eléctrica es dos tercios de la de un protón.

Como los demás quarks, los quarks encantados nunca se encuentran solos. Todas las búsquedas de un quark libre desde 1977 han resultado infructuosas.