Page 737 - Fisica General Burbano

756 EL NÚCLEO ATÓMICO

La suma de los números de extrañeza se conserva en las interacciones fuertes y electro-
magnéticas, y cambia en una unidad en interacciones débiles.
Como ejemplo de aplicación tenemos las siguientes reacciones:

+
Permitida: n +p o ® K + S - S B R : 1 +0 =0 + 1
T
S: 0
=1 1
+0
-
Prohibida: p +p - ® p - +S + S B R : 1 +0 =0 + 1
T
¹0
- 1
S: 0
+0
Una última ley de conservación es la del SPIN ISOTÓPICO o ISOSPÍN. Entre las partículas existen
familias de miembros con la misma masa e iguales tipos de interacción pero distinta carga; estas
familias se llaman multipletes y se considera a sus miembros como distinto estados de carga de
una entidad fundamental. Se asigna a cada familia un número cuántico I tal que el número de es-
tados de carga viene dado por el valor 2I +1. Así, por ejemplo, al multiplete del nucleón le corres-
ponde I =1/2 con lo que resulta 2I +1 =2, dos estados que son el protón y el neutrón; al multiple-
+
o
–
te del pión le corresponde I =1 ya que 2I +1 =3, los tres estados de carga son p , p y p . Una
partícula con un solo estado tiene I =0 para que 2I +1 sea igual a 1. Debido a la analogía con el
desdoblamiento de un nivel electrónico de momento angular l en 2l +1 subniveles, se denomina I
NÚMERO CUÁNTICO DE ISOSPÍN.
El isospín puede representarse por un vector I caracterizado por su magnitud y su componente
I en una dirección que, a diferencia del spin, no tiene nada que ver con las direcciones espaciales
z
comunes. Su componente en la llamada dirección z del espacio de isospín adopta los valores I, I-1,
..., +1, 0,–1, –I +1, –I, que son enteros o semienteros según lo sea I. De esta forma, por ser para
el nucleón I =1/2, I puede valer 1/2 (protón) y –1/2 (neutrón); para el pión, por ser I =1, se tiene
z
o
+
–
I =+1 para el p , I =0 para el p e I =–1 para el p .
z
z
z
Cada orientación permitida al vector de isospin I está directamente relacionada con la carga de
la partícula representada.
La ventaja de esta representación es que basta un número cuántico, I, para designar a todos
los miembros de un multiplete, y que el desdoblamiento en varios estados de carga se puede des-
cribir mediante los valores de la componente I .
z
Si expresamos la carga q de una partícula como q =Qe, el número de carga Q puede determi-
narse en función del isospín, del número bariónico y de la extrañeza, mediante la expresión:
B S
Q = I + 2 + 2
z
La carga y el número bariónico se conservan en todas las interacciones, por lo tanto:
I se conserva en las reacciones en que lo hace S, es decir, en las interacciones electro-
z
magnéticas y fuertes, mientras que cambia con las débiles. MUESTRA PARA EXAMEN. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN. COPYRIGHT EDITORIAL TÉBAR
XXX – 45. EL modelo de los quarks
En la década de 1960 el número de partículas supuestamente elementales creció constante-
mente en un proceso que parecía no tener fin; con cada construcción de un acelerador capaz de
alcanzar mayor energía que el anterior se producía un auténtica avalancha de nuevas partículas.
La situación era parecida a la que se dio entre mediados de los siglos XVIII y XX, en que el núme-
ro de elementos químicos pasó de una docena a más de cien.
La búsqueda de los constituyentes últimos del universo parecía resuelta cuando con el protón,
el neutrón y el electrón se podía explicar la estructura de todos los elementos químicos. Sin embar-
go, el sueño de haber llegado a esos constituyentes se vino abajo cuando empezaron a aparecer
neutrinos, positrones, antiprotones y un gran número de mesones e hiperones. Ante esta prolifera-
ción los físicos se dedicaron a la búsqueda de componentes de la materia de un nivel inferior al de
las partículas elementales.
Los leptones son realmente partículas fundamentales; el electrón, los leptones m y t y sus neu-
trinos correspondientes, son los seis conocidos hasta ahora. La proliferación de hadrones hizo pen-
sar que no eran partículas fundamentales y, en 1964, Murray Gell-Mann y Gerge Zweig llegaron
independientemente a formular la teoría sobre su composición (la del primero resultó ser más
completa y le valió el premio Nobel de Física de 1969).
Según Gell-Mann, los hadrones están formados por la unión de dos o de tres partículas a las
que llamó QUARKS, de los que propuso dos clases distintas que actualmente se conocen como u y d
(up: arriba, down: abajo), con sus correspondientes antiquarks, el antiarriba u y el antiabajo d .
Más tarde ha sido preciso introducir otros cuatro, además de sus antiquarks, que son los quarks
extraño s (extrange), encantado c (charmed), belleza o fondo b (beauty o botton) y verdad o cima t
(truth o top).