Considerando el hecho de que los quarks no pueden aislarse, ¿cómo conocemos las masas de quarks (masas desnudas)?

Apenas lo hacemos! Busque la masa de un electrón y encontrará un número como 9.10938356 × 10−31 kg, lo que significa que conocemos la masa del electrón con nueve decimales, o alrededor de una parte en mil millones. ¡Busque la masa del quark up y encontrará alrededor de 2.3 ± .5 MeV, lo que significa que solo conocemos la masa del quark up a UN punto decimal! (La incertidumbre en la masa es de alrededor del 20%, en oposición al .00000001% para la masa de electrones).

Esta gran incertidumbre se debe precisamente al hecho de que no podemos observar un quark desnudo directamente, y tenemos que confiar en modelos teóricos y las diferencias entre las propiedades de los mesones y bariones con diferentes estructuras de quark.

Las masas de Quark son parámetros en una teoría que predice las masas de muchas de las partículas (compuestas) que de hecho podemos medir, como los mesones (piones, kaones, etc.) y bariones (protones, neutrones, etc.).

Básicamente, las seis masas de quark más la cromodinámica cuántica tienen que predecir las masas de cientos de partículas medidas con precisión.

Entonces, las masas desnudas se pueden inferir y medir, pero no directamente.

Estudiamos masas de quark a través de colisiones, donde se puede generar quark intermedio.

Por ejemplo, en LEP2 colisionaron electrones y positrones, para producir un bosón Z o un par de bosones W + / W-. Entonces uno de los bosones puede descomponerse a través de un canal que involucra el quark superior (antes de que se descomponga en otras partículas). Esta desintegración se mostrará como un pico en los datos en la masa intermedia superior del quark.

Si buscas en Google, encontrarás explicaciones mucho mejores.

Como señalan varias buenas respuestas, la masa de quarks pesados ​​(más grande que la escala QCD) domina las masas de sus mesones o simplemente hace picos en las secciones transversales de colisiones antes de la descomposición débil, por lo que solo medimos esas masas directamente o con pequeñas correcciones QCD.

Las masas de quark de luz solo son accesibles como parámetros en el Lagrangiano, que tenemos que ajustar al espectro hadrónico utilizando la teoría de perturbación quiral, básicamente un enfoque de teoría de campo efectivo y sistemático que aprovecha las simetrías en el límite de quark sin masa.

Realmente no conocemos con precisión las masas desnudas de quarks. Esto es especialmente relevante para los quarks más pequeños, los quarks arriba y abajo. La incertidumbre es desproporcionadamente grande en comparación con otras partículas, incluso en comparación con la luz (por ejemplo, elecron) o partículas exóticas.

Pregunta relacionada: ¿Por qué un quark down es más pesado que un quark up?

Esta es solo una respuesta parcial, pero la naturaleza ligada de los quarks no tiene relación con el tema, ya que podemos comparar diferentes combinaciones y deducir las diferencias de masa de los quarks individuales. Por ejemplo, el protón y el neutrón difieren en un quark arriba y abajo, por lo que podemos inferir la diferencia de masa del quark arriba y abajo de la diferencia de masa del protón y el neutrón. Deducir a las masas desnudas es otra historia.

Sabemos cuánta energía se necesitaba para fabricarlos, o cuánto dieron cuando decayeron. Están hechos en pares, sí, pero hay muchos pares potenciales diferentes y puedes dar vueltas comparándolos hasta que los números encajen.