Definícia kvarkov vo fyzike

MARK GARLICK / Getty Images

Kvark je jedným z základné častice vo fyzike. Spájajú sa a vytvárajú hadróny, ako sú protóny a neutróny, ktoré sú zložkami jadier atómov. Štúdium kvarkov a interakcií medzi nimi prostredníctvom silnej sily sa nazýva časticová fyzika.

Antičastica kvarku je antikvark. Kvarky a antikvarky sú jediné dve základné častice, ktoré interagujú cez všetky štyri základné fyzikálne sily : gravitácia, elektromagnetizmus a silné a slabé interakcie .

Kvarky a väzba

Vystavuje sa kvark uväznenie , čo znamená, že kvarky nie sú pozorované samostatne, ale vždy v kombinácii s inými kvarkami. To znemožňuje priame meranie vlastností (hmotnosť, rotácia a parita); tieto vlastnosti musia byť odvodené z častíc z nich zložených.

Tieto merania naznačujú neceločíselný spin (buď +1/2 alebo -1/2), takže kvarky sú fermióny a postupujte podľa Pauliho princíp vylúčenia .

V silnej interakcii medzi kvarkami si vymieňajú gluóny, čo sú bezhmotné bozóny vektorového kalibru, ktoré nesú dvojicu farebných a protifarebných nábojov. Pri výmene gluónov sa farba kvarkov mení. Táto farebná sila je najslabšia, keď sú kvarky blízko seba a zosilnie, keď sa od seba vzdialia.

Kvarky sú tak silne viazané farebnou silou, že ak je dostatok energie na ich oddelenie, vytvorí sa pár kvark-antikvark, ktorý sa naviaže na akýkoľvek voľný kvark a vytvorí hadrón. Výsledkom je, že voľné kvarky nikdy nevidno samotné.

Príchute kvarkov

Je ich šesť príchute kvarkov: hore, dole, zvláštne, kvarky, spodok a vrch. Chuť kvarku určuje jeho vlastnosti.

Kvarky s nábojom +(2/3) a sa volajú up-type kvarky a kvarky s nábojom -(1/3) a sa volajú dolného typu .

Sú tam tri generácie kvarkov, založených na pároch slabého kladného/záporného, ​​slabého izospinu. Kvarky prvej generácie sú kvarky typu up a down, kvarky druhej generácie sú zvláštne a kvarky šarmu, kvarky tretej generácie sú kvarky typu top a bottom.

Všetky kvarky majú baryónové číslo (B = 1/3) a leptónové číslo (L = 0). Príchuť určuje niektoré ďalšie jedinečné vlastnosti, popísané v jednotlivých popisoch.

Kvarky up a down tvoria protóny a neutróny, ktoré sú viditeľné v jadre bežnej hmoty. Sú najľahšie a najstabilnejšie. Ťažšie kvarky vznikajú pri vysokoenergetických zrážkach a rýchlo sa rozpadajú na up a down kvarky. Protón sa skladá z dvoch up kvarkov a down kvarku. Neutrón sa skladá z jedného up kvarku a dvoch down kvarkov.

Kvarky prvej generácie

Up quark (symbol v )

Slabý izospin:+1/2Isospin ( ja_s ):+1/2Poplatok (podiel a ):+23Hmotnosť (v MeV/c^dva):1,5 až 4,0

Down kvark (symbol d )

Slabý izospin:-1/2Isospin ( ja_s ):-1/2Poplatok (podiel a ):-1/3Hmotnosť (v MeV/c^dva): 4 až 8

Kvarky druhej generácie

Charm quark (symbol c )

Slabý izospin:+1/2Čaro ( C ):1Poplatok (podiel a ):+23Hmotnosť (v MeV/c^dva):1150 až 1350

Podivný kvark (symbol s )

Slabý izospin:-1/2Zvláštnosť ( S ):-1Poplatok (podiel a ):-1/3Hmotnosť (v MeV/c^dva):80 až 130

Kvarky tretej generácie

Top kvark (symbol t )

Slabý izospin:+1/2Topness ( T ):1Poplatok (podiel a ):+23Hmotnosť (v MeV/c^dva):170200 až 174800

Spodný kvark (symbol b )

Slabý izospin:-1/2dno ( B' ):1Poplatok (podiel a ):-1/3Hmotnosť (v MeV/c^dva):4100 až 4400