Definicja kwarków w fizyce

MARK czosnek / Getty Images

Kwark jest jednym z cząstki podstawowe w fizyce. Łączą się w hadrony, takie jak protony i neutrony, które są składnikami jąder atomów. Badanie kwarków i oddziaływań między nimi poprzez oddziaływanie silne nazywa się fizyką cząstek elementarnych.

Antycząstka kwarka to antykwark. Kwarki i antykwarki to jedyne dwie fundamentalne cząstki, które oddziałują poprzez wszystko cztery podstawowe siły fizyki : grawitacja, elektromagnetyzm oraz silne i słabe interakcje .

Kwarki i uwięzienie

Twaróg eksponuje uwięzienie , co oznacza, że ​​kwarki nie są obserwowane niezależnie, ale zawsze w połączeniu z innymi kwarkami. To sprawia, że ​​określenie właściwości (masy, spinu i parzystości) jest niemożliwe do bezpośredniego pomiaru; cechy te należy wywnioskować z składających się z nich cząstek.

Pomiary te wskazują na spin niecałkowity (albo +1/2 albo -1/2), więc kwarki są fermiony i podążaj za Zasada wykluczenia Pauliego .

W oddziaływaniu silnym między kwarkami wymieniają się gluony, które są bezmasowymi bozonami cechowania wektorowego, które niosą parę ładunków kolorowych i antykolorowych. Podczas wymiany gluonów zmienia się kolor kwarków. Ta siła koloru jest najsłabsza, gdy kwarki są blisko siebie i staje się silniejsza, gdy się od siebie oddalają.

Kwarki są tak silnie związane przez siłę koloru, że jeśli jest wystarczająco dużo energii, aby je rozdzielić, powstaje para kwark-antykwark, która wiąże się z dowolnym wolnym kwarkiem, tworząc hadron. W rezultacie wolne kwarki nigdy nie są widziane same.

Smaki kwarków

Jest sześć smaki kwarków: górny, dolny, dziwny, urokliwy, dolny i górny. Smak twarogu decyduje o jego właściwościach.

Kwarki z ładunkiem +(2/3) oraz są nazywane up-type kwarki i te o ładunku -(1/3) oraz są nazywane w dół .

Są trzy pokolenia kwarków, oparty na parach słabej dodatniej/ujemnej, słabej izospiny. Kwarki pierwszej generacji to kwarki górne i dolne, kwarki drugiej generacji są dziwne, a kwarki powabne, a kwarki trzeciej generacji to kwarki górne i dolne.

Wszystkie kwarki mają liczbę barionową (B = 1/3) i liczbę leptonową (L = 0). Smak decyduje o innych unikalnych właściwościach, opisanych w poszczególnych opisach.

Kwarki górny i dolny tworzą protony i neutrony widoczne w jądrze zwykłej materii. Są najlżejsze i najbardziej stabilne. Cięższe kwarki powstają w zderzeniach wysokoenergetycznych i szybko rozpadają się na kwarki górne i dolne. Proton składa się z dwóch kwarków górnych i kwarka dolnego. Neutron składa się z jednego kwarka górnego i dwóch kwarków dolnych.

Kwarki pierwszej generacji

Kwark górny (symbol w )

Słaby izospin:+1/2Izospina ( I_z ):+1/2Opłata (proporcja oraz ):+23Masa (w MeV/c^dwa):1,5 do 4,0

kwark dolny (symbol d )

Słaby izospin:-1/2Izospina ( I_z ):-1/2Opłata (proporcja oraz ):-1/3Masa (w MeV/c^dwa): 4 do 8

Kwarki drugiej generacji

Kwarc urok (symbol c )

Słaby izospin:+1/2Czar ( C ):1Opłata (proporcja oraz ):+23Masa (w MeV/c^dwa):1150 do 1350

Dziwny kwark (symbol s )

Słaby izospin:-1/2Dziwność ( S ):-1Opłata (proporcja oraz ):-1/3Masa (w MeV/c^dwa):80 do 130

Kwarki trzeciej generacji

kwark górny (symbol t )

Słaby izospin:+1/2Szczyt ( T ):1Opłata (proporcja oraz ):+23Masa (w MeV/c^dwa):170200 do 174800

Kwark dolny (symbol b )

Słaby izospin:-1/2Dolny ( B' ):1Opłata (proporcja oraz ):-1/3Masa (w MeV/c^dwa):4100 do 4400