Hadrón

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En física de partículas, un hadrón es una partícula subatómica que experimenta la fuerza nuclear. Estas no son partículas fundamentales, y están compuestas de: fermiones llamados quarks y antiquarks, y de bosones llamados gluones. Los gluones actúan de intermediarios para la fuerza de color que une a los quarks entre si.

Como todas las partículas subatómicas, los hadrones tienen números cuánticos correspondientes a las representacions del grupo de Poincaré: J^PC(m), donde J ies el espín, P la paridad, C la paridad C, y m la masa. Además pueden llevar números cuánticos de sabor como el isoespín (o paridad G), extrañeza, etc. Los hadrones se pueden subidividir en dos clases:

Los bariones son fermiones. Siempre llevan un número cuántico conservado llamado número bariónico (B). B = 1 para los nucleones (el protón y el neutrón), que forman parte del núcleo atómico.
Los mesones son bosones con B = 0.

La mayor parte de los hadrones pueden ser clasificados por el modelo de quarks, que postula que todos los números cuánticos de los bariones se derivan de aquellos de los quarks de valencia. Para un barión estos son tres quarks, y para un mesón estos son un par quark-antiquark.

Cada quark es entonces un fermión con B = 1/3. Los estados excitados bariónicos o mesónicos son conocidos como resonancias. Cada estado fundamental hadrónico puede tener muchos estados excitados, y cientos han sido observados en experimentos con partículas. Las resonancias decaen extremadamente rápido (aproximadamente en 10⁻²⁴ s) por las interacciones fuertes.

Los mesones que se encuentran fuera de la clasificación según el modelo de quarks se denominan mesones exóticos. Estos incluyen glueballs (bolas de pegamento), mesones híbridos y tetraquarks. Los únicos bariones que están fuera del modelo de quarks a la fecha son los pentaquarks, pero la evidencia de su existencia es poco clara desde 2005.

Todos los hadrones son excitaciones de una partícula de la teoría básica de la interacción fuerte, llamada cromodinámica cuántica. Debido a una propiedad llamada confinamiento que esta teoría experimenta a energías por debajo de la escala QCD, estas excitaciones no son quarks y gluones, que son los campos básicos, sino los hadrones que son compuestos, y no llevan carga de color.

En otras fases de materia QCD los hadrones pueden desaparecer. Por ejemplo, a temperatura y presión muy bajas, a menos que haya suficiente cantidad de sabores muy masivos de quarks, la teoría QCD predice que los quarks y gluones van a interactuar débilmente y ya no estarán confinados. Esta propiedad, que se conoce como libertad asintótica, ha sido experimentalmente confirmada a las escalas de energía de entre un GeV y un TeV.