Objašnjavamo što su kvarkovi, kako su otkriveni i što je model kvarka. Također, druge subatomske čestice.
Kvarkovi su čestice manje od neutrona i protona.Što su kvarkovi?
Kvarkovi ili kvarkovi su vrsta subatomska čestica elementarni, koji spada u kategoriju fermioni, a čije snažne interakcije čine materija atomskih jezgri. Ime mu dolazi iz romana Finneganovo buđenje irskog autora Jamesa Joycea.
Kvarkovi su čestice kojih protona Y neutroni oni se prave, kao i druge vrste sićušnih čestica zvanih hadroni.
Ovi pojmovi mogu biti zbunjujući, ali ne morate ih razumjeti na takvim tehničkim razinama da biste znali što je kvark: najsitnije čestice u kvarku. materija, koji slobodno djeluju s četiri elementarne fizičke sile: Sila gravitacije, elektromagnetska sila, jaka nuklearna sila i slaba nuklearna sila.
Uz leptone, kvarkovi su sami građevni blokovi materije. Kao što postoji materija i antimaterija, tu su i kvarkovi i antikvarkovi.
Osim toga, postoji šest vrsta ili "okusa" kvarka. Dakle, svi mezoni i barioni materije, odnosno više od 200 različitih subatomskih čestica, mogu se izgraditi kombiniranjem tri različita kvarka (ili antikvarka) (bariona), ili kvark-antikvark (mezoni), ujedinjenih jakim interakcijama. .
Otkriće kvarkova
Dugi niz desetljeća pretpostavljalo se da protoni, neutroni i elektrona bili su temeljne čestice materije, odnosno ništa manje od njih nije moglo postojati.
Međutim, proučavanje tzv. nukleona (neutrona i protona, stanovnika jezgre atom) pokazao je da je njihova veličina mnogo veća od veličine elektrona i da se može pretpostaviti da će oni zauzvrat biti sastavljeni od nečeg manjeg i jednostavnijeg. Kvarkovi su došli odgovoriti na to pitanje.
Istovremeno su ih 1964. predložili Murray Gell-Mann i George Zweig, iako potpuno neovisno. Ti su znanstvenici uočili potrebu za postojanjem kvarkova zbog prirode snažne interakcije između čestica u atomskoj jezgri.
Nadalje, mnoga su njegova svojstva bila neobjašnjiva osim ako nije postojala strukture unutarnje unutarnje protone i neutrone. Dakle, postojanje tri manje čestice, tzvkvorks (naknadnokvarkovi, iako je Zweig u početku predložio nazivasova ili "kečevi"), koji bi imao aelektrično punjenje 1/3 i 2/3 opterećenja.
Ova hipoteza je eksperimentalno testirana u SLAC (Stanford Linear Accelerator Center ili "Stanford centar za linearni akcelerator" u kasnijim godinama. Ali eksperiment je pokazao da ne postoje tri nego šest čestica koje bi mogle tvoriti protone i neutrone. Za ovo otkriće Taylor, Kendall i Friedman su 1990. dobili Nobelovu nagradu za fiziku.
Quark model
Svaka vrsta kvarka ima specifične karakteristike.Unutar standardnog modela materije kojim danas rukujemo, kvarkovi zauzimaju najjednostavnije mjesto u materiji.
Ovisno o vrsti kvarkova koje kombiniramo, možemo dobiti različite vrste čestica, prema pravilu klasifikacije hadrona (tzv. “model kvarkova”), koje uspostavlja šest različitih tipova kvarkova (odnosno okusi, "Okusi"), svaki je obdaren "kvantnim brojem" koji definira njegov električni naboj:
- Iznad (gore). Obdaren izospinom +1/2 kao kvantnim brojem.
- Ispod (dolje). Obdaren izospinom -1/2 kao kvantnim brojem.
- Draž (draž). Obdaren šarmom +1 kao kvantni broj.
- Čudno (čudno). Obdaren neobičnošću -1 kao kvantnim brojem.
- Zaustavi (vrh) ili istina (istina). Obdaren superiornošću (vrhunski) +1.
- dno (dno) ili ljepota (ljepota). Obdaren inferiornošću (dno) -1.
Sve ovo može izgledati vrlo čudno i činiti se kao nešto iz videoigre, ali ima smisla unutar modela kvarka, ako mislimo da se te sitne čestice spajaju u trojke ili trijade kako bi tvorile različite vrste većih subatomskih čestica.
Kada zbroj njihovih naboja daje cijele brojeve, tvore hadrone.
Ovome treba dodati, međutim, da kvarkovi mogu imati još tri vrste naboja, a to je “boja”. Ne radi se, međutim, o boji, ali je to ime koje su znanstvenici dali ovom svojstvu koje je vrsta afiniteta, odgovornog za snažno nuklearno privlačenje (kroz još jednu česticu zvanu “gluoni”).
Te boje mogu biti plava, zelena ili crvena i to je ono što razlikuje npr. neutrone i protone od elektrona (čestica leptonskog tipa), budući da potonji nisu građeni od kvarkova i ne osjećaju jaku nuklearnu interakciju već slabu .
Prema ovom modelu, temeljne čestice materije su kvarkovi i leptoni.
Druge subatomske čestice
Druge vrste subatomskih čestica su:
- Fermioni. Zajedno s bozonima, oni su temeljne čestice materije, koje karakteriziraju polucijeli spin ili kutni moment (1/2, 3/2, itd.). Postoje samo dvije vrste fermiona: kvarkovi i leptoni.
- Leptoni Oni su vrsta fermiona, s ½ spina (bilo + ili -) i koji ne doživljava, za razliku od kvarkova, snažnu nuklearnu interakciju materije. Postoji šest vrsta leptona: elektroni, mioni, taus, elektronski neutrini, mionski neutrini i tau neutrini. Prva tri imaju električni naboj +1 ili -1, a ostali imaju 0 naboja.
- bozoni. Zajedno s fermionima, oni su temeljne čestice materije, koje karakteriziraju cjelobrojni spin (0, 1, 2, itd.) i nisu u skladu s Paulijevim principom isključenja. Primjeri bozona su fotoni, gluoni ili gravitoni, odnosno čestice koje uključuju poznate sile.
- Mezoni. To su bozoni, odnosno hadroni cjelobrojnog spina 0 ili 1, koji reagiraju na snažnu nuklearnu interakciju, pa su napravljeni od kvarkova, prema stanju kvark-antikvark.
- Barioni Sastoje se od tri kvarka, a najreprezentativniji primjeri su im neutron i proton, iako postoje i druge vrste, izrazito nestabilne.