How big is Quark cima?

El quark cima es la partícula elemental más pesada que se conoce hasta 2026. Una partícula elemental no está formada por nada más pequeño, hasta donde los experimentos permiten saber. El quark cima no tiene un tamaño medido, así que el 1 yoctómetro que aparece arriba es un valor simbólico y no una medición. Representa un tamaño mucho menor que el que cualquier experimento puede detectar.

Tamaño

Un yoctómetro es 10⁻²⁴ metros, una billonésima de billonésima de metro. Ningún experimento ha medido un tamaño para el quark cima ni para ningún otro quark. En todas las pruebas hechas hasta ahora, los quarks se comportan como puntos.

Para buscar el tamaño de una partícula, los físicos le lanzan otras partículas y observan cómo rebotan. El experimento ZEUS estudió choques entre electrones y protones en el acelerador HERA, y no encontró ninguna señal de que los quarks del interior de los protones tuvieran tamaño. En 2016 informó que el radio de esos quarks, si es que lo tienen, debe ser menor que 4.3 × 10⁻¹⁹ metros. Eso es un límite superior, no un tamaño, y se refiere a los quarks que hay dentro de los protones, no al quark cima.

Comparaciones de tamaño

El límite superior para los quarks del interior de los protones, de unos 8.6 × 10⁻¹⁹ metros de diámetro, es unas 860,000 veces la cifra del explorador.
Un protón, de unos 1.7 femtómetros (1.7 × 10⁻¹⁵ metros) de diámetro, es unas 2,000 veces más ancho que ese límite superior para un quark.
El valor de 1 yoctómetro del explorador es unos 60 mil millones de veces la longitud de Planck, 1.6 × 10⁻³⁵ metros, que es el siguiente objeto más pequeño del explorador.
Si 1 yoctómetro se ampliara hasta el grosor de un cabello humano, unos 0.1 milímetros, un protón mediría unos 170 kilómetros de diámetro, y el cabello mediría aproximadamente un año luz de ancho.

La partícula más pesada que se conoce

El Particle Data Group, que reúne las mediciones de partículas de todo el mundo, da como masa del quark cima 172.56 ± 0.31 GeV. Los físicos de partículas miden la masa en estas unidades de energía, y un GeV equivale a mil millones de electronvoltios. Es una masa parecida a la de un átomo entero de oro, y unas 40 veces la del quark fondo, el siguiente quark más pesado.

Ser pesado no hace que el quark cima sea grande. La masa y el tamaño son propiedades distintas, y ningún quark, pesado o ligero, ha mostrado tener tamaño en los experimentos.

Una partícula que apenas dura

Los científicos de los experimentos CDF y DZero anunciaron el descubrimiento del quark cima el 2 de marzo de 1995. Lo encontraron en el acelerador Tevatrón de Fermilab, que hacía chocar protones con antiprotones. Hoy, el Gran Colisionador de Hadrones del CERN produce quarks cima en pares, sobre todo a partir de choques entre gluones, las partículas que mantienen unidos a los quarks.

Un quark cima se desintegra en menos de 10⁻²⁴ segundos, y da lugar a un bosón W y un quark fondo. Los otros quarks se unen para formar partículas más grandes llamadas hadrones, como los protones, pero eso tarda varias veces 10⁻²⁴ segundos. El quark cima se desintegra antes de poder formar parte de ninguno. Vive demasiado poco para observarlo directamente, así que los experimentos lo identifican por las partículas en las que se desintegra.