1r ciclo Carga eléctrica fraccionaria

[Pola]

Buenos días.

Tengo una duda muy concreta: ¿cómo es posible que los quarks tengan una carga eléctrica de 1/3 ó 2/3 de la carga de electrón si ésta se considera como la carga unitaria?

No sé si estoy mezclando higos con peras en mi cabeza, pero si la energía está cuantizada y tenemos una carga unidad, entiendo que no se puede fraccionar. ¿No?

[Alriga]

Lo que yo creo entender es que Dirac demostró que si existen los monopolos entonces la carga está cuantizada. Es decir, que si existe el monopolo magnético, la carga eléctrica sería siempre un múltiplo entero de alguna carga eléctrica fundamental.

Antes del descubrimiento de los quarks, como durante décadas no se conocían valores de carga eléctrica inferiores a la del electrón y el protón $1.602176565\cdot 10^{-19}$ C, se creyó que esa sería la carga eléctrica fundamental, vamos a llamarla “e”

Con ello:

• Carga del electrón -1 e
• Carga del protón +1 e

Y cuando se descubrieron los quarks

• Carga del quark up +2/3 e
• Carga del quark down -1/3 e

Y así escrito parece que las cargas de los quarks no son múltiplos enteros de una carga fundamental. Pero observa que si Dirac hubiese realizado su demostración después del descubrimiento de los quarks, seguramente los físicos hubiesen tomado como carga eléctrica fundamental la carga del quark down, vamos a llamarla “d”

Con ello:

• Carga del quark down -1 d
• Carga del quark up +2 d
• Carga del protón +3 d
• Carga del electrón -3 d

Y ahora las cargas eléctricas de todas las partículas elementales ya son un múltiplo entero de una carga fundamental $\boldsymbol d=5.34058855\cdot 10^{-20}$ C como exige el teorema de Dirac.

Saludos.

PD. Esto también se comentó en el hilo ¿Porqué no puede haber carga fraccionaria?

[Pola]

Así está claro.

Gracias Alriga.

Por cierto, que me saltó la duda leyendo el libro que me recomendaste. Todavía estoy con él y está muy bien.

Un saludo

[Alriga]

Me alegra que el libro "La Materia Prima" de Michel Crozon te esté gustando. Debido a su fecha de publicación, tiene ciertos detalles obsoletos: aún supone que los neutrinos no tienen masa y van a la velocidad de la luz, y aún no se han descubierto ni el quark top ni el bosón de Higgs. Pero como introducción a la Física de partículas a nivel divulgación, no he leído otro mejor.
Saludos.

[JCB]

Hola a tod@s.

Interesante explicación, Alriga.

Sobre la cuantización de la carga eléctrica, en mi antiguo libro de texto de Electromagnetismo (Plonus, Martin. Edición 1982), se indica: “… La carga eléctrica más pequeña que se encuentra en la naturaleza es $e$ que es la que posee un electrón y es igual a $-1,6 \times 10^{-19}\ C$ …“. Nota: el subrayado es mío.

Después, he buscado en la Wikipedia (https://es.wikipedia.org/wiki/Carga_el%C3%A9ctrica), y también explica que el quark no existe libre en la naturaleza.

Tu mensaje # 2, me sirve de estímulo para empezar a intentar comprender un área de la Física, totalmente desconocida para mí.

Gracias y saludos cordiales,
JCB.