Opredelitev kvarkov v fiziki

MARK GARLICK / Getty Images

Kvark je eden od temeljni delci v fiziki. Združijo se v hadrone, kot so protoni in nevtroni, ki so sestavni deli jeder atomov. Preučevanje kvarkov in interakcij med njimi prek močne sile se imenuje fizika delcev.

Antidelec kvarka je antikvark. Kvarki in antikvarki so edina dva temeljna delca, ki medsebojno delujeta skozi vse štiri temeljne sile fizike : gravitacija, elektromagnetizem in močna in šibke interakcije .

Kvarki in konfinacija

Kvark razstavlja zaprtje , kar pomeni, da kvarkov ne opazujemo samostojno, temveč vedno v kombinaciji z drugimi kvarki. Zaradi tega določitve lastnosti (mase, vrtenja in paritete) ni mogoče neposredno izmeriti; te lastnosti je treba sklepati iz delcev, ki so sestavljeni iz njih.

Te meritve kažejo na vrtenje, ki ni celo število (bodisi +1/2 ali -1/2), zato so kvarki fermioni in sledite Paulijevo izključitveno načelo .

V močni interakciji med kvarki izmenjujejo gluone, ki so brezmasni vektorski merilni bozoni, ki nosijo par barvnih in protibarvnih nabojev. Pri izmenjavi gluonov se spremeni barva kvarkov. Ta barvna sila je najšibkejša, ko so kvarki blizu skupaj, in postane močnejša, ko se odmikajo.

Kvarki so tako močno vezani z barvno silo, da če je dovolj energije, da jih loči, nastane par kvark-antikvark in se veže s katerim koli prostim kvarkom, da proizvede hadron. Posledično prostih kvarkov nikoli ne vidimo sami.

Okusi kvarkov

Šest jih je okusi kvarkov: gor, dol, čudno, čar, dno in vrh. Okus kvarka določa njegove lastnosti.

Kvarki z nabojem +(2/3) in se imenujejo up-type kvarki in tisti z nabojem -(1/3) in se imenujejo navzdol tipa .

Tam so drevesa generacije kvarkov, ki temelji na parih šibkega pozitivnega/negativnega, šibkega izospina. Kvarki prve generacije so up and down kvarki, kvarki druge generacije so nenavadni kvarki in kvarki šarma, kvarki tretje generacije so top in bottom kvarki.

Vsi kvarki imajo barionsko število (B = 1/3) in leptonsko število (L = 0). Okus določa nekatere druge edinstvene lastnosti, opisane v posameznih opisih.

Gornji in spodnji kvarki sestavljajo protone in nevtrone, ki jih vidimo v jedru navadne snovi. So najlažji in najbolj stabilni. Težji kvarki nastanejo v visokoenergijskih trkih in hitro razpadejo na višje in navzdol kvarke. Proton je sestavljen iz dveh zgornjih kvarkov in spodnjega kvarka. Nevtron je sestavljen iz enega zgornjega kvarka in dveh spodnjih kvarkov.

Kvarki prve generacije

Gornji kvark (simbol v )

Šibek izospin:+1/2Isospin ( jaz_z ):+1/2Obremenitev (delež in ):+23Masa (v MeV/c^dva):1,5 do 4,0

Down kvark (simbol d )

Šibek izospin:-1/2Isospin ( jaz_z ):-1/2Obremenitev (delež in ):-1/3Masa (v MeV/c^dva): 4 do 8

Kvarki druge generacije

Čarobni kvark (simbol c )

Šibek izospin:+1/2čar ( C ):1Obremenitev (delež in ):+23Masa (v MeV/c^dva):1150 do 1350

Čuden kvark (simbol s )

Šibek izospin:-1/2nenavadnost ( S ):-1Obremenitev (delež in ):-1/3Masa (v MeV/c^dva):80 do 130

Kvarki tretje generacije

Top kvark (simbol t )

Šibek izospin:+1/2Vrhunec ( T ):1Obremenitev (delež in ):+23Masa (v MeV/c^dva):170200 do 174800

Bottom quark (simbol b )

Šibek izospin:-1/2Dno ( B' ):1Obremenitev (delež in ):-1/3Masa (v MeV/c^dva):4100 do 4400