Otras carreras La fuerza débil y la materia

[Pola]

Buenos días a todos.
Estoy releyendo el libro de Glashow "interacciones" y me encuentro con una frase que dice: "a causa de la fuerza débil, la materia corriente está compuesta por quarks u y d y de electrones, y no de sus más exóticos primos,".
Alguien podría explicarme por qué ésto es así?

[Richard R Richard]

Hola, creo que esta respuesta me la sé, si miras la tabla de las partículas elementales veras que hay 3 generaciones de quarks ,


La diferencia esta en su masa(energía) y la fuerza débil es la que media para mantener unidos y estables a esos quarks dentro del núcleo. Quarks con mucha masa se pueden escapar al equilibrio mas fácil que los de menos masa.
Una analogía chapuza sería compararlo con un sistema planetario, si reemplazas la Luna por otro satélite mas pesado, el equilibrio no se daría de la misma manera, es decir habría algunas combinaciones de masas y velocidades de órbita en las que la gravedad no podría mantener a los objetos orbitándose.
Los protones y neutrones están hechos normalmente de quarks de primera generación: el protón tiene dos up y un down (uud), y el neutrón, uno up y dos down (udd).
Los quarks de segunda y tercera generación también pueden formar estados ligados parecidos, pero son mucho más pesados y por tanto inestables.
Por ejemplo, un up puede reemplazarse por un charm o un top, y un down por un strange, bottom o bottom. Esos bariones suelen desintegrarse rápidamente; por eso no los encuentras entre los protones y neutrones estables que componen la materia común.

Del mismo modo no es frecuente ver muones o tauones orbitando los núcleos atómicos , solo pueden esta micro o pico segundos ligados respectivamente.

[Pola]

Muchas gracias por tu respuesta, Richard.
Hay algunas cosas que no entiendo.
Dices que la fuerza débil es la que media para mantener esos quarks unidos dentro del núcleo.
No sé, pero yo siempre he entendido que la que une a los quarks dentro del núcleo es la fuerza fuerte.
Con lo poco que sé, tampoco he leído nunca que la capacidad de escapar del núcleo dependa de la masa. Siempre he leído que es un asunto que tiene que ver con la libertad asintótica, por la que la fuerza es nula a muy cortas distintas y va aumentando según se alejan los quarks.
No sé.. perdona pero. no entiendo lo que me quieres decir.

[Richard R Richard]

Hola, no me he sabido explicar, leyendo un poco vi que la masa no tiene mucho que ver y mi analogía no es tal cosa. Lo que mantiene unidos a los neutrones y protones dentro del núcleo es un residuo de la fuerza fuerte.
Nada impide que esos neutrones y protones estén formados por quarks de 2da o 3ra generación que son los exóticos. Lo que sucede es que la fuerza débil mediante intercambio de bosones W convierte esos quarks de un tipo en otro, pero como ciertas combinaciones de quarks son poco probables y estables, la fuerza débil en algún momento naturalmente cambiará los quarks a la combinación no estable, esos protones y neutrones se desintegran y por lo tanto siempre quedan estables los de primera generación que son los que componen toda la materia.

[Pola]

Gracias de nuevo, Richard. Yo sabía que la fuerza debil cambiaba un quark up en un down, pero ignoraba que afectara también al resto de familias de quarks.

[Richard R Richard]

Busca información sobre la matriz CKM (Matriz de Cabibbo-Kobayashi-Maskawa) que describe la probabilidad de que un quark cambie de "sabor" (tipo) mediante la interacción débil. En TCC sirve para explicar fenómenos como la violación de la simetría CP (la diferencia de comportamiento entre materia y antimateria). Ya a esas alturas solo leo sin mucho entender.