Dispersió inelástica profunda

Erro al crear miniatura:

Dispersió inelástica profunda d'un leptón en un hadrón.

Dispersió inelástica profunda és el nom donat a un procés utilisat per a analisar l'interior dels hadrones (en particular els bariones, com els protones i els neutrons), utilisant electrons, neutrins i muones. Açò va proporcionar la primera evidència convincent dels quarks, que fins a eixe moment havien segut considerats com un fenomen purament matemàtic. És un procés relativament nou, que es va intentar per primera volta entre els anys 1960 i 1970. És conceptualment similar al Experiment de Rutherford, pero en algunes diferències importants. La raó per la que este tipo de dispersió es descriu com "profunt" i "inelástica" és que a altes energies, la llongitut d'ona associada a l'electró és chicoteta sobre el tamany del protón. I és inelástica perque el choc és capaç d'alterar al protó produint-se noves partícules.

Quarks

El model estàndar de la física, sobretot tenint en conte la llabor de Murray Gell-Mann en la década de 1960, havia tingut èxit en unir a la major part dels conceptes anteriorment dispars en la física de partícules en un sistema relativament senzill. En essència, hi ha tres tipos de partícules:

• Leptones, que són partícules llaugeres tals com electrons, neutrins i les seues antipartícules. Posseïxen càrrega sancera o cap càrrega.
• Bosones, que són les partícules que participen en les interaccions. Estes anaven des de les sense massa, fàcils de detectar, com els fotons (portador de la força electromagnètica) a les exòtiques (encara que també sense massa) com els gluones que duen l'interacció nuclear forta.
• Quarks, que són partícules massives de càrregues fraccionarias. Són els "blocs de construcció" de l'hadrones. També són les úniques partícules que es voran afectats per la forta interacció.

Els leptones s'havien detectat en 1897, quan J. J. Thomson va demostrar que la corrent elèctrica era un fluix d'electrons. Alguns bosones es detecten habitualment, encara que els famosos W⁺, W^- Z⁰, les partícules que participen en la força electrodébil, es varen vore només en el deceni de 1980. Els quarks, no obstant, seguixen sent difícils d'alcançar.

Els experiments

Les idees per a la detecció dels quarks es varen formular basant-se en els experiments de Rutherford en els primers anys de el XX. Rutherford havia demostrat que en els àtoms hi havia un chicotet núcleu carregat en el seu centre usant partícules alfa disparades contra una làmina d'or. La majoria va passar en poca o cap desviació, pero algunes partícules varen ser desviades a grans ànguls i inclús varen vindre de tornada. Açò va sugerir que els àtoms tenen una estructura interna, i una gran cantitat d'espai buit.

En la finalitat d'explorar els bariones (a on els quarks es poden trobar en teoria) era necessari trobar una partícula menuda, penetrant (és dir, que siga fàcilment accelerada, i per això, en càrrega elèctrica) i que fora produïda fàcilment per a usar-la com a proyectil. Els electrons es varen considerar ideals per al paper, i en una série de notables alvanços tecnològics i d'ingenieria, els electrons es varen disparar com a bales diminutes contra els protones i els neutrons en els núcleus. Ademés, l'atracció electrostàtica del núcleu de càrrega positiva i electrons en càrrega negativa contribuïa a l'aument de la velocitat. Més tart es varen realisar experiments en posades, a on els mateixos principis s'apliquen.

La colisió absorbix energia cinètica, i com a tal, és inelástica (front a la de Rutherford que era elàstica, sense pèrdua d'energia cinètica, tenint en conte les reculada dels núcleus). L'electró es desprén del núcleu, i el seu trayectòria i velocitat es pot detectar.

L'anàlisis dels resultats va conduir a les següents conclusions:

• Els hadrones tenen estructura interna
• Per als bariones hi ha tres punts de desviació (és dir, els bariones consten de tres quarks)
• Per a les posades hi ha dos punts de desviació (és dir, posades consistixen en un quark i un anti-quark; la raó per la que no consten de dos quarks té que vore en el seu color)
• Els quarks semblen ser càrregues puntuals, com els electrons, en la càrrega fraccional sugerida pel Model estàndar.

Els experiments eren importants, ya que, no només confirmen la realitat física dels quarks, sino que també va demostrar una volta més que el model estàndar és la llínea correcta d'investigació a seguir pels físics de partícules.