Shupe, M. (1979) [Physics Letters, 86B, 87] proposed that all quarks and leptons are composed of two even more elementary constituents: c (with charge -1 / 3 ) and n (with charge zero) - and their respective antiparticles, barc and barn. You

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre um modelo proposto por Shupe em 1979, que sugere que quarks e léptons não são partículas fundamentais, mas são compostos por partes ainda menores chamadas c (com carga -13) e n (com carga zero), além de seus antipartículas barc e barn. Nosso objetivo aqui é entender como essas partículas menores se juntam para formar as partículas que conhecemos, como os quarks e os léptons, usando as cargas elétricas fornecidas.

Passo 2

Primeiro, vamos entender as cargas das partículas básicas do modelo de Shupe:
  • c tem carga elétrica de -13.
  • n tem carga elétrica de 0.
Como os quarks têm cargas fracionárias na realidade ( +23 ou -13), precisamos ver como a combinação dessas partículas c e n pode reproduzir essas cargas.

Passo 3

Vamos considerar um quark com carga +23. Para chegar a essa carga usando as partículas c e n, podemos combinar duas partículas c e uma antipartícula barc:
2 times c + barc = 2 times (-13) + (+13) = -23 + 13 = -13
Mas essa combinação resulta em -13. Para obter +23, precisamos ajustar a combinação. Talvez precisemos incluir partículas adicionais ou reconsiderar a estrutura.
Vamos tentar outra abordagem: suponha que um quark u (up) com carga +23 seja composto de duas partículas barc e um n:
2 times barc + n = 2 times (+13) + 0 = +23
Essa combinação dá exatamente a carga que esperamos para um quark u!

Passo 4

Agora, vamos verificar um quark d (down) com carga -13. Podemos compor esse quark usando uma partícula c e duas partículas n:
c + 2 times n = (-13) + 2 times 0 = -13
Pronto, essa combinação resulta na carga correta para o quark d.

Passo 5

Para os léptons, como o elétron que tem carga -1, podemos pensar em como combinar as partículas c e n para chegar a essa carga. Por exemplo:
3 times c = 3 times (-13) = -1
Assim, três partículas c juntas formam um elétron, que tem carga -1.

Resposta

Usando o modelo de Shupe, podemos ver que:
  • Um quark u com carga +23 é composto por duas antipartículas barc e uma partícula n.
  • Um quark d com carga -13 é composto por uma partícula c e duas partículas n.
  • Um elétron com carga -1 é composto por três partículas c.

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