¿Son necesarios los quarks para explicar los enlaces nucleares?

Sí, según el modelo estándar, los quarks son teóricamente necesarios para “pegar” o adherir nucleones (protones y neutrones) juntos. Pero en realidad los quarks pueden no ser necesarios en absoluto. Ahora, el hecho de que esté interesado en leer este artículo (¿Son necesarios los quarks para explicar los enlaces nucleares?) Me dice que tiene una inteligencia superior al promedio. Dicho esto, no voy a explicar la adhesión nuclear de la forma en que lo ha hecho antes el físico de partículas, usando el lenguaje de los niños pequeños: arriba y abajo; y los colores que se enseñan en la escuela primaria: rojo, azul y verde; y cómo se asocian esos colores con las fracciones de la escuela primaria: 1/3 y + 2/3. Lo que les voy a mostrar es cómo el deuterón, el par nuclear más simple del universo, es un nucleón con 1 protón y 1 neutrón; y con un número de masa de 2.01355212 unidades de masa atómica, se mantiene unido ‘libre de quark’.

Un enlace de deuterón libre de quark depende de un conjunto (+ protón 1) + (- electrón) + (+ protón 2) + (energía). Es el corto rango de electrones + energía que une los protones 1 y 2 para formar el deuterón estable. A diferencia de un neutrón ‘libre’, que tiene un radio cuadrado medio de aproximadamente 8.4 x 10 ^ -16 m, el neutrón de deuterón o el átomo de hidrógeno neutro “crujido” dentro del núcleo de deuterio, tiene una separación protón-electrón de 3.22257 x 10 ^ – 16m. Este radio compacto permite que el deuterón genere una energía de unión que es 2.8519 veces mayor que la del neutrón “libre” “flojo” o 2.22452 MeV en comparación con 0.782 MeV. Dado: 1) el radio de carga de deuterón de 2.1413 x 10 ^ -15m; y 2) la longitud de onda del defecto de masa del deuterón de 5.54804 x 10 ^ -13 m, podemos calcular una estructura atómica ‘libre de quark’ del deuterón de la siguiente manera:

1) (5.54804 x 10 ^ -13m o longitud de onda de defecto de masa de deuterón) x (1.5346 x 10 ^ -18m o radio de electrones) / 2 x (1.321 x 10 ^ -15m o longitud de onda de Compton de protón) = 3.22256 x 10 ^ -16m.

2) (2.103 x 10 ^ -16m o radio de protones) + (3.22257 x 10 ^ -16m) = [3 x (6.35972 x 10 ^ -46 m ^ 3) / (Pi) x (2.1413 x 10 ^ -15m o radio de carga de deuterón)] raíz cuadrada = 5.32557 x 10 ^ -16m o el radio nuclear de deuterón. Por lo tanto: (3.34358 x 10 ^ -27 kg o 2.01355u o masa de deuterón) / 4/3 x (Pi) x (5.32557 x 10 ^ -16m) ^ 3 = 5.2847 x 10 ^ 18 kg / m ^ 3 0r densidad de deuterón .

Perfectamente sí, ya que las fuerzas nucleares son residuos de interacciones quark y gluones. Es similar a la situación en la que las interacciones moleculares recuerdan las interacciones electromagnéticas elementales. Desafortunadamente, no es trivial derivar propiedades nucleares directamente de la dinámica cuántica de cromo (QCD) que rige las interacciones de quarks y gluones debido a la complejidad matemática de QCD. Una solución parcial es la técnica llamada Cálculos de celosía que se puede aplicar con la ayuda de supercomputadoras. http://en.wikipedia.org/wiki/Lat …

Si. Aquí hay un diagrama de Feynman que explica las interacciones entre un protón y un neutrón en los niveles de los 3 quarks en cada uno. No voy a fingir que lo entiendo.