Vysvetlíme, čo sú kvarky, ako boli objavené a aký je kvarkový model. Aj iné subatomárne častice.
Kvarky sú častice menšie ako neutróny a protóny.Čo sú kvarky?
Kvarky alebo kvarky sú typom subatomárna častica elementárny, ktorý spadá do kategórie fermiónya ktorých silné interakcie tvoria záležitosť atómových jadier. Jeho názov pochádza z románu Finnegan's Wake od írskeho autora Jamesa Joycea.
Kvarky sú častice, ktorých protóny Y neutróny vyrábajú sa, ako aj iné druhy drobných častíc nazývaných hadróny.
Tieto pojmy môžu byť mätúce, ale nemusíte im rozumieť na takých technických úrovniach, aby ste vedeli, čo je kvark: najmenšie častice v kvarku. záležitosť, ktoré voľne interagujú so štyrmi elementárnymi fyzickými silami: Gravitačná sila, elektromagnetická sila, silná jadrová sila a slabá jadrová sila.
Spolu s leptónmi sú kvarky samotnými stavebnými kameňmi hmoty. Rovnako ako existuje hmota a antihmota, existujú aj kvarky a antikvarky.
Okrem toho existuje šesť druhov alebo "príchutí" tvarohu. Všetky mezóny a baryóny hmoty, teda viac ako 200 rôznych subatomárnych častíc, sa teda dajú postaviť spojením troch rôznych kvarkov (alebo antikvarkov) (baryóny), alebo kvark-antikvark (mezóny), spojených silnými interakciami. .
Objav kvarkov
Po mnoho desaťročí sa predpokladalo, že protóny, neutróny a elektróny boli základnými časticami hmoty, to znamená, že nič menšie ako ony nemohlo existovať.
Štúdium tzv. nukleónov (neutrónov a protónov, obyvateľov jadra tzv. atóm) ukázali, že ich veľkosť bola oveľa väčšia ako veľkosť elektrónov a že sa dalo predpokladať, že budú tvorené niečím menším a jednoduchším. Na túto otázku prišli odpovedať kvarky.
Súčasne ich v roku 1964 navrhli Murray Gell-Mann a George Zweig, hoci úplne nezávisle. Títo vedci pozorovali potrebu existencie kvarkov na základe povahy silnej interakcie medzi časticami v atómovom jadre.
Okrem toho mnohé z jeho vlastností boli nevysvetliteľné, pokiaľ to tak nebolo štruktúry vnútorné vnútri protónov a neutrónov. Teda existencia troch menších častíc, tzvquorks (následnekvarky, hoci Zweig pôvodne navrhoval názovesá alebo "esa"), ktoré by mali anabíjačka 1/3 a 2/3 zaťaženie.
Táto hypotéza bola experimentálne testovaná v SLAC (Stanfordské centrum lineárneho urýchľovača alebo "Stanford Center for Linear Accelerator" v neskorších rokoch. Experiment však poukázal na to, že neexistujú tri, ale šesť častíc, ktoré by mohli tvoriť protóny a neutróny. Za tento objav získali Taylor, Kendall a Friedman v roku 1990 Nobelovu cenu za fyziku.
Quark model
Každý typ kvarku má špecifické vlastnosti.V rámci štandardného modelu hmoty, ktorý dnes používame, zaujímajú kvarky najjednoduchšie miesto v hmote.
V závislosti od typu kvarkov, ktoré kombinujeme, môžeme získať rôzne typy častíc podľa pravidla klasifikácie hadrónov (tzv. „model kvarku“), ktorý stanovuje šesť rôznych typov kvarku (resp. príchute, "Príchute"), pričom každá je vybavená "kvantovým číslom", ktoré definuje jej elektrický náboj:
- Vyššie (hore). Obdarený izospinom +1/2 ako kvantovým číslom.
- Nižšie (dole). Vybavený izospinom -1/2 ako kvantovým číslom.
- Čaro (čaro). Obdarený kúzlom +1 ako kvantovým číslom.
- Zvláštne (zvláštne). Obdarený zvláštnosťou -1 ako kvantové číslo.
- Zastaviť (top) alebo pravda (pravda). Obdarený nadradenosťou (vrcholnosť) +1.
- Spodná časť (dno) alebo krása (krása). Obdarený menejcennosťou (dno) -1.
Toto všetko môže vyzerať veľmi zvláštne a môže to vyzerať ako niečo z videohry, ale v rámci kvarkového modelu to dáva zmysel, ak si myslíme, že tieto drobné častice sa spájajú do trojíc alebo triád, aby vytvorili rôzne typy väčších subatomárnych častíc.
Keď súčet ich nábojov dáva celé čísla, tvoria hadróny.
K tomu však treba dodať, že kvarky môžu mať ešte tri typy náboja, čo je „farba“. V skutočnosti to nie je o farbe, ale to je názov, ktorý vedci dali tejto vlastnosti, ktorá je typom afinity, zodpovednej za silnú jadrovú príťažlivosť (prostredníctvom ďalšej častice nazývanej „gluóny“).
Tieto farby môžu byť modré, zelené alebo červené a práve to odlišuje napríklad neutróny a protóny od elektrónov (častice leptónového typu), keďže tieto nie sú tvorené kvarkami a nepociťujú silnú jadrovú interakciu, ale slabú. .
Podľa tohto modelu sú základnými časticami hmoty kvarky a leptóny.
Iné subatomárne častice
Ďalšie typy subatomárnych častíc sú:
- Fermióny. Spolu s bozónmi sú základnými časticami hmoty, vyznačujúce sa tým, že majú poloceločíselný spin alebo moment hybnosti (1/2, 3/2 atď.). Existujú len dva typy fermiónov: kvarky a leptóny.
- Leptóny Ide o typ fermiónu, ktorý má ½ spinu (buď + alebo -) a na rozdiel od kvarkov nezažíva silnú jadrovú interakciu hmoty. Existuje šesť typov leptónov: elektróny, mióny, taus, elektrónové neutrína, miónové neutrína a tau neutrína. Prvé tri majú elektrický náboj +1 alebo -1 a ostatné majú náboj 0.
- bozóny. Spolu s fermiónmi sú základnými časticami hmoty, vyznačujúce sa tým, že majú celočíselný spin (0, 1, 2 atď.) a nespĺňajú Pauliho vylučovací princíp. Príkladmi bozónov sú fotóny, gluóny alebo gravitóny, teda častice, ktoré zahŕňajú známe sily.
- Mezóny. Sú to bozóny, teda hadróny s celočíselným spinom 0 alebo 1, ktoré reagujú na silnú jadrovú interakciu, takže sú tvorené kvarkami, podľa stavu kvark-antikvark.
- Baryóny Skladajú sa z troch kvarkov a ich najreprezentatívnejšími príkladmi sú neutrón a protón, hoci existujú aj iné typy, extrémne nestabilné.