Shupe, M. (1979) [Physics Letters, 86B, 87] proposed that all quarks and leptons are composed of two even more elementary constituents:
(with charge
) and
(with charge zero) - and their respective antiparticles,
and
. 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
(com carga
) e
(com carga zero), além de seus antipartículas
e
. 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:
-
tem carga elétrica de . -
tem carga elétrica de .
Como os quarks têm cargas fracionárias na realidade (
ou
), precisamos ver como a combinação dessas partículas
e
pode reproduzir essas cargas.
Passo 3
Vamos considerar um quark com carga
. Para chegar a essa carga usando as partículas
e
, podemos combinar duas partículas
e uma antipartícula
:
Mas essa combinação resulta em
. Para obter
, precisamos ajustar a combinação. Talvez precisemos incluir partículas adicionais ou reconsiderar a estrutura.
Vamos tentar outra abordagem: suponha que um quark
(up) com carga
seja composto de duas partículas
e um
:
Essa combinação dá exatamente a carga que esperamos para um quark
!
Passo 4
Agora, vamos verificar um quark
(down) com carga
. Podemos compor esse quark usando uma partícula
e duas partículas
:
Pronto, essa combinação resulta na carga correta para o quark
.
Passo 5
Para os léptons, como o elétron que tem carga
, podemos pensar em como combinar as partículas
e
para chegar a essa carga. Por exemplo:
Assim, três partículas
juntas formam um elétron, que tem carga
.
Resposta
Usando o modelo de Shupe, podemos ver que:
- Um quark
com carga é composto por duas antipartículas e uma partícula . - Um quark
com carga é composto por uma partícula e duas partículas . - Um elétron com carga
é composto por três partículas .