Kvark , mis tahes elementaarsete subatomaarsete osakeste rühma liige, kes suhtlevad tugeva jõu abil ja arvatakse, et nad kuuluvad põhiliste koostisosad kohta asja . Kvarkid seovad üksteist tugeva jõu kaudu prootonite moodustamiseks ja neutronid , umbes samamoodi nagu viimased osakesed kombineeruvad aatomituumade moodustamiseks erinevates proportsioonides. Kvarke on kuut tüüpi ehk maitseid, mis erinevad üksteisest massi ja laengu omaduste poolest. Need kuus kvarkimaitset võib rühmitada kolme paari: üles ja alla, võlu ja kummaline ning ülemine ja alumine. Kvarkid näivad olevat tõelised elementaarosakesed; see tähendab, et neil puudub näiline struktuur ja neid ei saa lahutada millekski väiksemaks. Lisaks näib, et kvarkid esinevad alati koos teiste kvarkidega või antikvarkidega, nende antiosakestega, moodustades kõik hadronid - nn tugevalt interakteeruvad osakesed, mis hõlmama nii barüonid kui ka mesonid .
kvarki tüüp | barüoni number | tasuta | kummalisus ** | võlu** | põhi ** | üles ** | mass (MeV) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
* Pange tähele, et antikvargid eksisteerivad kõigi kvargi maitsetega ja neil on kõigi siin loetletud kvantarvude suhtes vastupidised väärtused. | |||||||
** Need on kvantarvud, mis tuleb kvarkidele omistada, et eristada erinevaid maitseid. | |||||||
alla (d) | 1/3 | - (1/3) e | 0 | 0 | 0 | 0 | 5–15 |
üles (u) | 1/3 | + (2/3) ja | 0 | 0 | 0 | 0 | 2–8 |
imelik (ud) | 1/3 | - (1/3) e | −1 | 0 | 0 | 0 | 100–300 |
võlu (c) | 1/3 | + (2/3) ja | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 000–1 600 |
alt (b) | 1/3 | - (1/3) e | 0 | 0 | −1 | 0 | 4 100–4 500 |
ülaosa (t) | 1/3 | + (2/3) ja | 0 | 0 | 0 | 1 | 180 000 |
Kogu 1960. aastate jooksul uurisid teoreetilised füüsikud katsetes täheldatud subatoomiliste osakeste pidevalt kasvava arvu arvestamisel võimalust, et prootonid ja neutronid koosneksid väiksematest aineühikutest. 1961. aastal pakkusid kaks füüsikut, Ameerika Ühendriikide Murray Gell-Mann ja Iisraeli Yuval Neʾeman osakeste klassifitseerimisskeemi Kaheksakordne tee, mis põhines matemaatilisel sümmeetriarühmal SU (3), milles kirjeldati tugevalt vastastikmõjusid osakesi ehitusplokkide osas. . 1964. aastal tutvustas Gell-Mann kvarkide kontseptsiooni kui skeemi füüsilist alust, olles võtnud fantaasiarikka termini James Joyce'i romaani lõikest Finnegans Wake . (Ameerika füüsik George Zweig töötas samal aastal iseseisvalt välja sarnase teooria ja nimetas oma põhiosakesed ässadeks.) Gell-Manni mudel andis lihtsa pildi, kus kõik mesonid koosnevad kvarkist ja antikvarkist ning kõik barüonid koosnevad kolm kvarki. Selles postuleeriti kolme tüüpi kvarke, mida eristasid unikaalsed maitsed. Neid kolme kvarktüüpi tähistatakse nüüd tavaliselt ülespoole ( u ), alla ( d ) ja kummaline ( s ). Kumbki neist kannab elektronlaengu murdväärtust (s.o elektroni omast väiksemat laengut, on ). Üles kvark (laadigekaks/3 on ) ja alla kvark (laadimine -1/3 on ) moodustavad prootonid ja neutronid ning on seega tavalises aines täheldatavad. Kummalised kvarkid (laeng -1/3 on ) esinevad K komponentidena mesonid ja mitmesugused muud ülimalt lühiajalised subatoomilised osakesed, mida esmakordselt täheldati kosmilistes kiirtes, kuid millel pole tavalises mateerias mingit rolli.
mitu elektroni väliskestas on halogeene
Kvarkide tõlgendamine tegelike füüsiliste üksustena tekitas esialgu kaks suurt probleemi. Esiteks pidi kvarkidel olema mudeli töötamiseks poole täisarvuga spin (sisemine nurkimpulss) väärtused, kuid samal ajal näisid nad rikkuvat Pauli välistamise põhimõtet, mis reguleerib kõigi paaritu poolega osakeste (nn fermioonide) käitumist. -integri pöörlemine. Paljudes kvarkidest konstrueeritud barüoni konfiguratsioonides tuli mõnikord kaks või isegi kolm ühesugust kvarki seada samasse kvant riik - välistamise põhimõttega keelatud kokkulepe. Teiseks näisid kvargid trotsivat vabanemist nende moodustunud osakestest. Kuigi kvarke siduvad jõud olid tugevad, tundus ebatõenäoline, et nad olid piisavalt võimsad, et taluda pommitamist kiirendite suure energiaga osakeste kiirtega.
Need probleemid lahendati kvantkromodünaamikas (QCD) sõnastatud värvi mõiste kasutuselevõtuga. Selles tugevate vastasmõjude teoorias, mille läbimurdelised ideed avaldati 1973. aastal, pole värvil midagi pistmist igapäevase maailma värvidega, vaid see esindab pigem kvarkide omadust, mis on tugeva jõu allikas. Punaseid, rohelisi ja siniseid värve omistatakse kvarkidele ning nende vastanditele, mis on antired, antigreen ja antiblue, antiquarkidele. QCD järgi peavad kõik kvarkide kombinatsioonid sisaldama nende väljamõeldud värvide segusid, mis üksteist tühistavad, kusjuures tulemuseks oleval osakesel pole võrguvärvi. Näiteks koosneb barüon alati ühe punase, ühe rohelise ja ühe sinise kvarki kombinatsioonist ning ei riku kunagi välistamise põhimõtet. Rolli mängib värvi omadus tugevas jõus analoogne selle omaga elektrilaeng elektromagnetjõus ja nii nagu laeng eeldab footonite vahetust laetud osakeste vahel, nii hõlmab värv ka massita osakeste, mida nimetatakse gluuonideks, vahetust kvarkide vahel. Nii nagu footonid kannavad elektromagnetilist jõudu, edastavad gluunid kvarke koos siduvad jõud. Kvarkid muudavad oma värvi, kui nad eraldavad ja neelavad gluuone, ja gluunide vahetus säilitab kvarkide värvi korraliku jaotuse.
mis rühmas leelismetallid on
Liuunide kandvad sidumisjõud kipuvad olema nõrgad, kui kvarkid asuvad üksteise lähedal. Prootoni (või muu hadroni) piires vähem kui 10 km kaugusel−15meeter, käituvad kvarkid, nagu oleksid nad peaaegu vabad. Seda seisundit nimetatakse asümptootiliseks vabaduseks. Kui aga hakatakse karkareid lahutama, nagu ka proovides neid prootonist välja lüüa, suureneb jõu mõju. Selle põhjuseks on asjaolu, et nagu QCD selgitas, on gluuonitel kvarkide vahel liikudes võime luua muid gluone. Seega, kui kvark hakkab pärast kiirendatud osakest lööma kaaslastest kiirenema, kasutavad gluunid kvarki liikumine et toota rohkem liimi. Mida suurem on kvarkide vahel vahetatavate gluunide arv, seda tugevamaks muutuvad efektiivsed sidumisjõud. Kvarki ekstraheerimiseks täiendava energia andmine toob kaasa ainult selle energia muundamise uuteks kvarkideks ja antikvarkideks, millega esimene kvark kombineerub. Seda nähtust täheldatakse suure energiaga osakeste kiirenditel uute osakeste joade tootmisel, mida saab seostada ühe kvarkiga.
1970. aastate võlu avastamine ( c ) ja alt ( b ) kvarkid ja nendega seotud antikvarkid, mis on saavutatud mesonite loomisega, soovitab tungivalt, et kvargid toimuksid paaridena. See spekulatsioon viis jõupingutusteni leida kuuendat tüüpi kvarki, mida nimetatakse topiks ( t ) pärast pakutud maitset. Teooria kohaselt kannab ülemine kvark laengutkaks/3 on ; tema partneril, alumisel kvarkil, on -1/3 on . 1995. aastal teatasid kaks sõltumatut Fermi kiirendi laboratooriumi teadlaste rühma, et nad on leidnud ülemise kvarki. Nende tulemused annavad ülemise kvarki massiks 173,8 ± 5,2 gigaelektron volti (GeV; 109eV). (Järgmise raskeima kvarki, põhja, mass on umbes 4,2 GeV.) Siiani pole veel vaja selgitada, miks ülemine kvark on teiste elementaarosakestega võrreldes palju massiivsem, kuid selle olemasolu täiendab valitsevat teoreetilist standardmudelit looduse põhiliste ehitusplokkide skeem.
Copyright © Kõik Õigused Kaitstud | asayamind.com