¿Hadrón? ¿Barión? ¿Mesón? ¿Qué es qué? ¿Quién es quién? ¿Y por qué los físicos insisten en añadir el sufijo «on» al nombre de casi todas las partículas que encuentran?
A diferencia de la NFL, en el fútbol de la escuela secundaria es habitual que las camisetas de los equipos no lleven el nombre de los jugadores en la espalda. Eso puede hacer que ver un partido sea muy confuso para el espectador casual. Mientras que los expertos saben quién es quién sin pensarlo, el espectador casual puede perder fácilmente la pista de qué jugador es cuál sin una lista que relacione el número de cada camiseta con el nombre del jugador.
La física de partículas tiene algunos de los mismos problemas con todos esos nombres de partículas que terminan con «on». Es suficiente para darte un enorme dolor de cabeza. Los entendidos las reconocen a la vista, pero para los no expertos sería muy útil una lista que las identificara. En la Cáscara de nuez de esta semana, vamos a identificar tres de ellas y a explicar cómo están relacionadas. Las tres clases de partículas son hadrones, mesones y bariones.
En primer lugar, los tres términos identifican clases de partículas. Los hadrones son partículas que experimentan la fuerza nuclear fuerte. Esto significa que contienen quarks. Un barión es un tipo de hadrón, y contiene tres quarks. Un mesón también es un tipo de hadrón y contiene un quark y un antiquark. Haciendo una analogía con el reino animal, el término hadrón corresponde al término animal, mientras que los términos mesón y barón podrían corresponder a las clasificaciones mamífero y reptil.
Históricamente, el nombre barión implicaba una partícula subatómica pesada, mientras que el término mesón se daba a partículas con masas mucho menores. Esto se deduce de las raíces etimológicas griegas de las palabras: «barys» para pesado y «mesos» para intermedio. (También hay partículas llamadas leptones, del griego «leptos», que significa ligero, pero estas partículas no son hadrones y no se tratan aquí). En los años 60, la identificación de los bariones como partículas pesadas y de los mesones como partículas de masa intermedia era absoluta. Pero el descubrimiento de los quarks charm y bottom, más pesados, arruinó esa conexión: resultó que podían formar mesones más pesados que los primeros bariones descubiertos. Así, en el mundo moderno, el contenido de quarks es lo único que identifica a un hadrón como un barión o un mesón.
Una cosa que tienen en común los mesones y los bariones es que, aunque sus quarks constituyentes tienen color, ellos mismos no lo tienen: son de color neutro. Es decir, son sus constituyentes quarks y gluones los que llevan la carga de la fuerza fuerte, no los mesones y bariones que los componen.
En resumen, los hadrones son partículas que contienen quarks. Los bariones son hadrones que contienen tres quarks, y los mesones son hadrones que contienen un quark y un antiquark. Esperemos que la próxima vez que te encuentres con estos términos no tengas que recurrir al Tylenol.
Don Lincoln
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Los bariones y los mesones son ejemplos de hadrones. Cualquier partícula que contenga quarks y experimente la fuerza nuclear fuerte es un hadrón. Los bariones tienen tres quarks en su interior, mientras que los mesones tienen un quark y un antiquark.