Pojasnimo, kaj so kvarki, kako so bili odkriti in kaj je model kvarkov. Tudi drugi subatomski delci.
Kvarki so delci, manjši od nevtronov in protonov.Kaj so kvarki?
Kvarki ali kvarki so vrsta subatomski delec elemental, ki spada v kategorijo fermioniin katerih močne interakcije sestavljajo zadeva atomskih jeder. Njegovo ime izhaja iz romana Finneganova budnost irski avtor James Joyce.
Kvarki so delci katerih protoni Y nevtroni izdelani so, kot tudi druge vrste drobnih delcev, imenovanih hadroni.
Ti izrazi so lahko zmedeni, vendar vam jih ni treba razumeti na takih tehničnih ravneh, da bi vedeli, kaj je kvark: najmanjši delci v kvarku. zadeva, ki prosto delujejo s štirimi elementarnimi fizičnimi silami: Gravitacijska sila, elektromagnetna sila, močna jedrska sila in šibka jedrska sila.
Poleg leptonov so kvarki gradniki snovi. Tako kot obstaja materija in antimaterije, obstajajo tudi kvarki in antikvarki.
Poleg tega obstaja šest vrst ali "okusov" kvarka. Tako lahko vse mezone in barione snovi, torej več kot 200 različnih subatomskih delcev, zgradimo s kombinacijo treh različnih kvarkov (ali antikvarkov) (barionov) ali kvark-antikvarka (mezonov), združenih z močnimi interakcijami. .
Odkritje kvarkov
Dolga desetletja je veljalo, da so protoni, nevtroni in elektronov bili so temeljni delci materije, to pomeni, da ni moglo obstajati nič manjšega od njih.
Vendar pa študija tako imenovanih nukleonov (nevtronov in protonov, prebivalcev jedra atom) je pokazal, da je njihova velikost veliko večja od velikosti elektronov in da bi lahko domnevali, da bi jih sestavljalo nekaj manjšega in enostavnejšega. Kvarki so prišli odgovoriti na to vprašanje.
Hkrati sta jih leta 1964 predlagala Murray Gell-Mann in George Zweig, čeprav popolnoma neodvisno. Ti znanstveniki so opazili potrebo po obstoju kvarkov zaradi narave močne interakcije med delci v atomskem jedru.
Poleg tega je bilo veliko njegovih lastnosti nerazložljivih, če ni bilo strukture notranji notranji protoni in nevtroni. Tako je obstoj treh manjših delcev, imenovanihquarks (kasnejekvarkov, čeprav je Zweig sprva predlagal imeasi ali "asi"), ki bi imel aelektrični naboj 1/3 in 2/3 obremenitve.
Ta hipoteza je bila eksperimentalno preizkušena v SLAC (Stanford Linear Accelerator Center ali "Stanford Center for Linear Accelerator" v kasnejših letih. Toda poskus je pokazal, da ne obstajajo trije, ampak šest delcev, ki bi lahko sestavljali protone in nevtrone. Za to odkritje so Taylor, Kendall in Friedman leta 1990 prejeli Nobelovo nagrado za fiziko.
Quark model
Vsaka vrsta kvarkov ima posebne značilnosti.V standardnem modelu snovi, ki ga obravnavamo danes, kvarki zasedajo najpreprostejše mesto v snovi.
Glede na vrsto kvarkov, ki jih združujemo, lahko dobimo različne tipe delcev po hadronskem klasifikacijskem pravilu (t.i. »model kvarkov«), ki vzpostavlja šest različnih vrst kvarkov (oz. okusi, "Okusi"), vsak je obdarjen s "kvantnim številom", ki določa njegov električni naboj:
- Nad (gor). Obdarjen z izospin +1/2 kot kvantno število.
- Spodaj (dol). Obdarjen z izospin -1/2 kot kvantnim številom.
- čar (čar). Obdarjen z čarom +1 kot kvantno število.
- čudno (čudno). Obdarjen z nenavadnostjo -1 kot kvantno število.
- Ustavi (vrh) ali resnica (resnica). Obdarjen z superiornostjo (vrhunskost) +1.
- dno (dno) ali lepota (lepota). Obdarjen z manjvrednostjo (dno) -1.
Vse to je morda videti zelo čudno in se zdi kot nekaj iz videoigre, vendar je smiselno znotraj modela kvarkov, če mislimo, da se ti drobni delci združijo v trojke ali triade, da tvorijo različne vrste večjih subatomskih delcev.
Ko vsota njihovih nabojev da cela števila, tvorijo hadrone.
K temu pa je treba dodati, da imajo kvarki lahko še tri vrste naboja, to je "barva”. Vendar v resnici ne gre za barvo, ampak to je ime, ki so ga znanstveniki dali tej lastnosti, ki je vrsta afinitete, ki je odgovorna za močno jedrsko privlačnost (prek še enega delca, imenovanega "gluoni").
Te barve so lahko modre, zelene ali rdeče in to je tisto, kar loči na primer nevtrone in protone od elektronov (leptonskih delcev), saj slednji niso sestavljeni iz kvarkov in ne čutijo močne jedrske interakcije, temveč šibke .
Po tem modelu so temeljni delci snovi kvarki in leptoni.
Drugi subatomski delci
Druge vrste subatomskih delcev so:
- Fermioni. Skupaj z bozoni so temeljni delci snovi, za katere je značilno, da imajo polcelo število vrtljajev ali kotni moment (1/2, 3/2 itd.). Obstajata samo dve vrsti fermionov: kvarki in leptoni.
- Leptoni So vrsta fermiona, obdarjenega z ½ vrtenja (bodisi + ali -) in ki za razliko od kvarkov ne doživlja močne jedrske interakcije snovi. Obstaja šest vrst leptonov: elektroni, mioni, taus, elektronski nevtrini, mionski nevtrini in tau nevtrini. Prvi trije imajo električni naboj +1 ali -1, ostali pa 0.
- bozoni. Skupaj s fermioni so temeljni delci snovi, za katere je značilen celoštevilski spin (0, 1, 2 itd.) in niso v skladu s Paulijevim načelom izključitve. Primeri bozonov so fotoni, gluoni ali gravitoni, torej delci, ki vključujejo znane sile.
- Mezoni. So bozoni, torej hadroni s celim vrtenjem 0 ali 1, ki se odzivajo na močno jedrsko interakcijo, zato so sestavljeni iz kvarkov, glede na stanje kvark-antikvark.
- Barioni Sestavljeni so iz treh kvarkov in njuna najbolj reprezentativna primera sta nevtron in proton, čeprav obstajajo tudi drugi tipi, izjemno nestabilni.