Bueno … ten en cuenta que los quarks, en realidad, son campos . O para ser más precisos, son modos de Fourier, excitaciones de sus respectivos campos. Así como el fotón es una excitación del único campo electromagnético de Maxwell, un quark up, por ejemplo, es una excitación del único campo up-quark up.
¿Cuáles son estas excitaciones? Piense en un oscilador armónico (p. Ej., Una cuerda de guitarra vibrante; no, no estoy aludiendo a la teoría de cuerdas aquí, solo usando una guitarra como un ejemplo perfectamente cotidiano). Una cuerda, en general, puede vibrar en muchas frecuencias diferentes. Su desplazamiento real puede describirse como una suma de vibraciones “elementales”, cada una con una frecuencia, amplitud y fase específicas.
En la versión cuántica, en lugar de tener una amplitud arbitraria, las vibraciones a una frecuencia dada vienen en unidades establecidas: y usted “crea” o “aniquila” las vibraciones cuando interactúa con un oscilador cuántico.
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Percibimos estas unidades elementales de oscilaciones de un campo cuántico como partículas. Estas oscilaciones están en todas partes. Pero cuando interactuamos con ellos … la interacción puede limitarse a un volumen arbitrariamente pequeño en el espacio. Esto es lo que hace que los quarks sean “elementales”. Por lo tanto, son, a todos los efectos y propósitos prácticos, puntuales.
Un protón no es puntual. Cuando se sondea a bajas energías, parece puntual, pero cuando se usan energías suficientemente altas, se hace evidente que el protón es una combinación compleja de oscilaciones de varios campos de quarks y gluones. Las tres oscilaciones de quark constituyentes interactúan continuamente con los ocho campos gluónicos, intercambiando energía e impulso en el proceso. Pero lo más importante … permanecen confinados espacialmente.
En resumen, no hay posibilidad de que alguna vez encuentres uno de los quarks del protón a cierta distancia de los otros dos. La razón subyacente de esto es el llamado mecanismo de confinamiento de la interacción fuerte; Básicamente, si el quark se ubicara a cierta distancia de los otros dos, esto significaría la presencia de energía suficiente para crear nuevas excitaciones de campo de quark … así que en lugar de un protón expandido, encontrarás un protón y un pión, por ejemplo.
En otras palabras, dentro de las reglas de la teoría, no puedes expandir un protón al tamaño de la Tierra. Es decir, no puede hacerlo de modo que al sondear el protón con partículas de alta energía, sus partículas constituyentes estarían a miles de millas (o incluso a unas pocas micras) una de la otra. Para hacer estallar un protón de ese tamaño, estaría agregando cantidades estupendas de energía, y en lugar de agrandar el protón, terminaría produciendo una gran cantidad de partículas nuevas.
