Si los quarks siempre existen en pares, ¿cómo los protones y los neutrones tienen solo 3 quarks, no 4?

Los Quarks existen en pares no es del todo correcto ya que en este caso tenemos pares de quarks antiquark mientras que tres quarks también pueden formar una estructura estable. Este es el caso porque en la cromodinámica cuántica tenemos 3 alias de colores de carga, por lo que se pueden obtener estados de color neutro a través de estas configuraciones de quark mencionadas anteriormente. Recientemente se han encontrado configuraciones más exóticas de quarks, a saber, tetra y pentaquarks. Estos son análogos de moléculas en las que las subestructuras de dos y / o tres quarks están unidas, pero en general durante un tiempo muy corto (~ 10 ^ -24 s). LHCb revela nuevas partículas

Bueno, no es una pregunta estúpida, pero las premisas son incorrectas.

Quarks no puede ser aislado.

Sin embargo, puede tener partículas hechas de 2 quarks (mesones, como el pión) y 3 quarks (hadrones, como el protón).

Puede haber partículas hechas de 4 o 5 (o más) quarks, pero aún no se ha detectado ninguna con certeza. Estas partículas son muy inestables y tienen vidas muy cortas.

En realidad, la única partícula hecha de quark que es estable es el protón. De hecho, los científicos están buscando si los protones se descomponen o no, pero en ese caso tienen vidas extremadamente largas.

Los neutrones son inestables y tienen una vida media de aproximadamente 15 minutos, a menos que estén con protones en un núcleo atómico.

Otras partículas tienen medios tiempos que van desde microsegundos a nanosegundos o incluso más cortos.

Los Quarks tienen tres “colores” (rojo / verde / azul). Los antiquarks tienen tres “anticolores” (antired / antigreen / antiblue).

Debido a un principio llamado confinamiento de color , estos colores tienen que “cancelar” [de una manera más sutil que lo que digo aquí, pero lo que digo es esencialmente correcto]. Esto produce tres arreglos simples: un par quark / antiquark del mismo color (un mesón ), tres quarks de todos los colores diferentes (un barión ), o tres antiquarks de todos los colores diferentes (un antibarión ).

También hay algunas partículas más pesadas posibles, como dos quarks y dos antiquarks (un tetraquark ). (En aras de la exhaustividad, debo mencionar que posiblemente también hay partículas a base de color hechas de gluones conocidos como bolas de pegamento ).

Los Quarks vienen en pares en un sentido diferente. Los tipos de quarks están emparejados, con tres pares: (arriba, abajo), (encanto, extraño), (arriba, abajo). [Estos se conocen técnicamente como que vienen en un “SU (2) doblete”].

Sin embargo, estos emparejamientos están vinculados a la fuerza débil, no a la fuerza fuerte; por lo tanto, no causan confinamiento y, por lo tanto, no limitan a los quarks a venir en estos pares en un entorno físico .

[También debería mencionar una aproximación: los pares “no son exactos”, porque las partículas físicas determinadas por tener una masa precisa no son exactamente las partículas de sabor que se combinan, sino que se “apagan” un poco debido a un fenómeno conocido como mezcla .]