Elmagyarázzuk, mik azok a kvarkok, hogyan fedezték fel őket és mi a kvark modell. Más szubatomi részecskék is.
A kvarkok a neutronoknál és a protonoknál kisebb részecskék.Mik azok a kvarkok?
A kvarkok vagy kvarkok egy fajtája szubatomi részecske kategóriájába tartozó elemi fermionok, és amelyek erős kölcsönhatásai alkotják a ügy az atommagok. A neve a regényből származik Finnegan’s Wake James Joyce ír szerzőtől.
A kvarkok olyan részecskéi, amelyek protonok Y neutronok készülnek, valamint más típusú apró részecskék, úgynevezett hadronok.
Ezek a kifejezések zavaróak lehetnek, de nem kell ezeket ilyen technikai szinten érteni ahhoz, hogy tudjuk, mi a kvark: a kvark legapróbb részecskéi. ügy, amelyek szabadon kölcsönhatásba lépnek a négy elemi fizikai erővel: Gravitációs erő, elektromágneses erő, erős nukleáris erő és gyenge nukleáris erő.
A leptonokkal együtt a kvarkok az anyag építőkövei. Ahogy van anyag és antianyag, vannak kvarkok és antikvarkok is.
Ezen kívül a túrónak hat fajtája vagy "íze" létezik. Így az anyag összes mezonja és barionja, azaz több mint 200 különböző szubatomi részecske felépíthető három különböző kvark (vagy antikvark) (barionok), vagy egy kvark-antikvark (mezonok) kombinálásával, amelyeket erős kölcsönhatások egyesítenek. .
A kvarkok felfedezése
Hosszú évtizedeken keresztül azt feltételezték, hogy a protonok, neutronok, ill elektronok ők voltak az anyag alapvető részecskéi, vagyis semmi sem létezhetett náluk kisebb.
Azonban az ún. nukleonok (neutronok és protonok, az atommag lakói atom). A kvarkok válaszoltak erre a kérdésre.
Ezzel egyidejűleg 1964-ben Murray Gell-Mann és George Zweig javasolta őket, bár teljesen függetlenül. Ezek a tudósok megfigyelték a kvarkok létezésének szükségességét az atommag részecskéi közötti erős kölcsönhatás természetéből adódóan.
Ezenkívül számos tulajdonsága megmagyarázhatatlan volt, hacsak nem volt szerkezetek belső protonok és neutronok. Így három kisebb részecske létezését, únquorks (későbbkvarkok, bár kezdetben Zweig javasolta a nevetászok vagy "ászok"), amely aelektromos töltés 1/3 és 2/3 terhelés.
Ezt a hipotézist kísérletileg tesztelték SLAC-ban (Stanford Lineáris Accelerator Center vagy "Stanford Center for Linear Accelerator" a későbbi években. A kísérlet azonban rámutatott, hogy nem három, hanem hat részecske alkothat protonokat és neutronokat. Ezért a felfedezésért Taylor, Kendall és Friedman 1990-ben megkapta a fizikai Nobel-díjat.
Quark modell
Minden kvarktípusnak sajátos jellemzői vannak.A standard anyagmodellben, amelyet ma kezelünk, a kvarkok foglalják el a legegyszerűbb helyet az anyagban.
Attól függően, hogy milyen típusú kvarkokat kombinálunk, különböző típusú részecskéket kaphatunk, a hadron osztályozási szabály (az ún. „kvarkmodell”) szerint, amely hat különböző típusú kvarkot (ill. ízek, "Ízek"), mindegyik egy "kvantumszámmal" van ellátva, amely meghatározza az elektromos töltését:
- Felett (fel). Kvantumszámként +1/2 izospinnel van ellátva.
- Lent (le-). Kvantumszámként -1/2 izospinnel van ellátva.
- varázsa (báj). Kvantumszámként +1 bájjal felruházva.
- Furcsa (furcsa). Kvantumszámként -1 furcsasággal felruházva.
- Álljon meg (tetejére) vagy igazság (igazság). Fölényben (felsőség) +1.
- Alul (alsó) vagy szépség (szépség). Kisebbrendűséggel felruházva (alja) -1.
Mindez nagyon furcsának tűnhet, és valami videojátéknak tűnhet, de a kvark modellen belül van értelme, ha arra gondolunk, hogy ezek az apró részecskék hármasokká vagy triádokká állnak össze, és különböző típusú nagyobb szubatomi részecskéket alkotnak.
Amikor töltéseik összege egész számokat ad, hadronokat képeznek.
Ehhez azonban hozzá kell tenni, hogy a kvarkoknak még három töltéstípusuk lehet, ami a „szín”. Valójában azonban nem a színről van szó, hanem így nevezték el a tudósok ezt a tulajdonságot, amely egyfajta affinitás, amely az erős magvonzásért felelős (egy másik részecskén keresztül, amelyet „gluonoknak” neveznek).
Ezek a színek lehetnek kékek, zöldek vagy vörösek, és ez különbözteti meg például a neutronokat és a protonokat az elektronoktól (lepton típusú részecskék), mivel az utóbbiak nem kvarkokból állnak, és nem az erős magkölcsönhatást, hanem a gyengét érzékelik. .
E modell szerint az anyag alapvető részecskéi a kvarkok és a leptonok.
Egyéb szubatomi részecskék
A szubatomi részecskék egyéb típusai:
- Fermions. A bozonokkal együtt az anyag alapvető részecskéi, amelyekre jellemző a félig egész számból álló spin vagy szögimpulzus (1/2, 3/2 stb.). Csak kétféle fermion létezik: a kvarkok és a leptonok.
- Leptonok Ezek a fermionok egy fajtája, amelyek ½ spinnel (+ vagy -) rendelkeznek, és amelyek a kvarkokkal ellentétben nem tapasztalják az anyag erős nukleáris kölcsönhatását. A leptonoknak hat típusa van: elektronok, müonok, tau-, elektronneutrínók, müon-neutrínók és tau-neutrínók. Az első három elektromos töltése +1 vagy -1, a többi 0.
- Bozonok. A fermionokkal együtt az anyag alapvető részecskéi, amelyeket egész számú spinjük jellemez (0, 1, 2 stb.), és nem felelnek meg a Pauli-féle kizárási elvnek. A bozonok példái a fotonok, gluonok vagy gravitonok, vagyis olyan részecskék, amelyekben ismert erők működnek.
- Mezonok. Ezek bozonok, vagyis 0 vagy 1 egész spinű hadronok, amelyek az erős magkölcsönhatásra reagálnak, tehát a kvark-antikvark állapot szerint kvarkokból állnak.
- Baryonok Három kvarkból állnak, és legreprezentatívabb példáik a neutron és a proton, bár vannak más típusok is, rendkívül instabilok.