QUARK

Es una de las seis partículas que, según se cree, son los constituyentes básicos de las partículas elementales llamadas hadrones, como el protón, el neutrón o el pión. El concepto de quark fue propuesto independientemente en 1963 por los físicos estadounidenses Murray Gell-Mann y George Zweig. El término quark se tomó de la obra Finnegans Wake del escritor irlandés James Joyce.

Al principio se pensó que existían tres tipos de quark: up, down y strange. Se cree, por ejemplo, que el protón está formado por dos quarks up y dos quarks down. Más tarde, los teóricos postularon la existencia de un cuarto quark; en 1974 se confirmó experimentalmente la existencia de este quark, denominado charm. Posteriormente se planteó la hipótesis de un quinto y sexto quark - denominados respectivamente bottom y top - por razones teóricas de simetría.

En 1977 se obtuvieron pruebas experimentales de la existencia del quark bottom, pero el quark top no fue hallado por los investigadores hasta abril de 1994, cuando los físicos del Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), en Estados Unidos, anunciaron que habían encontrado pruebas experimentales de su existencia.

Cada tipo de quark tiene su antipartícula correspondiente, y hay tres clases o colores diferentes dentro de cada quark o antiquark. Los quarks pueden ser rojos, azules o verdes, mientras que los antiquarks pueden ser antirrojos, antiazules o antiverdes. Los colores de los quarks y antiquarks no tienen nada que ver con los colores que distingue el ojo humano, sino que representan una propiedad cuántica. Cuando se combinan para formar hadrones, los quarks y antiquarks sólo pueden existir en determinadas agrupaciones de colores. El portador hipotético de la fuerza entre quarks se denomina gluón.

En la física de las partículas los quarks son los fundamentales constituyentes de la materia, además de los leptones. Los quarks son las únicas partículas fundamentales que interactúan con las cuatro fuerzas fundamentales. La palabra quark fue originalmente utilizada por Murray Gell-Mann como una palabra sin sentido que rimaba con "pork" [1]. Los quarks son fermiones de espín 1/2 que forman junto a los leptones la materia visible.

Hay seis tipos distintos de quarks que los físicos han denominado de la siguiente manera: "up" (arriba), "down" (abajo), "charm" (encanto), "strange" (extraño), "top" (cima) y "bottom" (fondo), estos fueron nombrados arbitrariamente basados en la necesidad de nombrarlos de una manera fácil de recordar y usar, además de los correspondientes antiquarks.

HISTORIA DE LOS QUARK

En 1961 el físico americano Murray Gell-Mann, al cual luego se le concedió el premio Nobel de Física en 1969 por el descubrimiento y experimentación con partículas atómicas, y el físico israelí Yuval Ne'emen, empiezan a elaborar un orden jerárquico de la materia, en el cual Murray denomina a una subpartícula atómica "omega negativa", la cual luego se le denominaría como quark [2]. El propio Gell-Mann descubrió más tarde estas subpartículas atómicas e ideó la hipótesis de que se necesitaban El concepto de quark lo propusieron en 1963 el físico estadounidense Murray Gell-Mann y George Zweig, al principio se creía que sólo existían el quark "up", "down" y "strange". Pero en 1974 se postuló la idea de un cuarto quark, denominado quark "charm". Luego, se planteó la hipótesis del quinto y sexto quark, llamados quark "top" y "bottom". El quark bottom fue confirmado mediante experimentos en 1977 y el quark top fue confirmado existente en 1994.[3]

ANTIMATERIA

En química y física, la antimateria es la contraparte de la materia. Su existencia confirma la teoría científica de la simetría universal que dice que cada elemento del universo tiene su contraparte. La antimateria está compuesta de antipartículas, opuestas de las partículas que constituyen la materia normal. Un átomo de antihidrógeno, por ejemplo, está compuesto de un antiprotón de carga negativa orbitado por un positrón de carga positiva. Si una pareja partícula/antipartícula entra en contacto entre sí, se aniquila y producen un estallido de energía, que puede manifestarse en forma de otras partículas, antipartículas o radiación electromagnética. En 1995 se consiguió producir átomos de antihidrógeno, así como núcleos de antideuterio, creados a partir de un antiprotón y un antineutrón, pero no se ha logrado crear antimateria de mayor complejidad.

La antimateria se crea en el universo allí donde haya colisiones entre partículas de alta energía, como en el centro de una galaxia, pero aún no se ha detectado ningún tipo de antimateria como residuo del Big Bang (cosa que sí se ha logrado con la materia). La desigual distribución entre la materia y la antimateria en el universo ha sido, durante mucho tiempo, un misterio. La solución más probable reside en cierta asimetría en las propiedades de los mesones-B y sus antipartículas, los anti-mesones-B [1].

Los positrones y los antiprotones se pueden almacenar en un dispositivo denominado "trampa", que usa una combinación de campos magnéticos y eléctricos para retener las partículas cerca del centro de un vacío. Para la creación de trampas que retengan átomos completos de antihidrógeno hace falta emplear campos magnéticos muy intensos, así como temperaturas muy bajas; las primeras de estas trampas fueron desarrolladas por los proyectos ATRAP y ATHENA.

El símbolo que se usa para describir una antipartícula es el mismo símbolo para su contrapartida normal, pero con un sobrerrayado. Por ejemplo, un antiprotón se denota.

HISTORIA DE LA ANTIMATERIA

Hasta 1928 no se había desarrollado la idea de antimateria, ni siquiera como concepto, y mucho menos la capacidad de producirla. Los primeros trabajos en este sentido fueron desarrollados por Paul Dirac, quien publicó sus estudios en el año 1929, en la misma época en que se descubrían los primeros secretos de la materia, se teorizaba sobre el comportamiento de las partículas que comportan la fuerza débil, y se profundizaba en los estudios de los componentes de los átomos, especialmente en la teorización de la fuerza fuerte. Fueron tiempos en que la audacia tuvo una preeminencia como rol intelectual dentro del mundo de la física, en el cual se plantearon conceptos como el de la mecánica ondulatoria, el principio de incertidumbre o, también, el descubrimiento del espín en los electrones.

Este es el escenario científico e intelectual en el cual Paul Dirac planteó que donde había materia, también podía haber antimateria. Concretamente señaló que si el átomo tenía partículas de carga negativas llamadas electrones, debía haber partículas que fueran "electrones antimateria", a los que se les llamó positrones, que debían tener la misma masa del electrón, pero de carga opuesta y que se aniquilarían al entrar en contacto con ellos, liberando energía. Este descubrimiento de Dirac fue tan revolucionario que lo hizo merecedor del Premio Nobel de Física en el año 1933.

POSITRÓN

El Positrón es la antipartícula correspondiente al electrón, por lo que posee la misma masa y la misma carga eléctrica, aunque obviamente de signo contrario (es positiva). No forma parte de la materia ordinaria, sino de la antimateria, aunque se producen en numerosos procesos radioquímicos como parte de transformaciones nucleares.


Una nueva partícula es descubierta: La primera detección del positrón fue en 1932, en una cámara de niebla construida por Carl D. Anderson. La trayectoria del positrón se puede ver claramente, yendo del centro hacia abajo curvándose ligeramente a la derecha.Esta partícula fue predicha por Paul Dirac en el año de 1928, para luego ser observada en año 1932. En la actualidad los positrones son rutinariamente producidos en la Tomografía por emisión de positrones usados en las instalaciones hospitalarias.

NÚMERO ATÓMICO

En química, el número atómico es el número entero positivo que equivale al número total de protones en un núcleo atómico. Se suele representar con la letra Z. Es característico de cada elemento químico y representa una propiedad fundamental del átomo: su carga nuclear.

En un átomo eléctricamente neutro (sin carga eléctrica neta) el número de protones ha de ser igual al de electrones. De este modo, el número atómico también indica el número de electrones y define la configuración electrónica de los átomos.

En 1913 Henry Moseley demostró la regularidad existente entre los valores de las longitudes de onda de los rayos X emitidos por diferentes metales tras ser bombardeados con electrones, y los números atómicos de estos elementos metálicos. Este hecho permitió clasificar a los elementos en la tabla periódica en orden creciente de número atómico. En la tabla periódica los elementos se ordenan de acuerdo a sus números atómicos en orden creciente.

Los átomos de diferentes elementos tienen diferente número de electrones y protones. El número de protones en el núcleo de un átomo recibe el nombre de número atómico, se representa con la letra Z y da la identidad del átomo. N átomo en su estado natural es neutro y tiene numero igual electrones y protones. Un átomo de sodio tiene un número atómico 11, posee 11 electrones y 11 electrones. Un átomo de magnesio Mg, tiene número atómico 12, posee 12 electrones y 12 protones, y un átomo de Uranio U, que tiene número atómico 92, posee 92 electrones y 92 protones y el orden en la tabla periódica esta de acuerdo a números atómicos.