Mes paaiškiname, kas yra kvarkai, kaip jie buvo atrasti ir koks yra kvarkų modelis. Taip pat kitos subatominės dalelės.
Kvarkai yra dalelės, mažesnės už neutronus ir protonus.Kas yra kvarkai?
Kvarkai arba kvarkai yra tam tikra rūšis subatominė dalelė elementalas, kuris patenka į kategoriją fermionai, ir kurių stipri sąveika sudaro reikalas atomų branduolių. Jos pavadinimas kilęs iš romano Finnegan's Wake airių autoriaus Jameso Joyce'o.
Kvarkai yra dalelės, kurių protonų Y neutronų jie gaminami, taip pat kitų tipų mažytės dalelės, vadinamos hadronais.
Šie terminai gali kelti painiavą, bet jūs neturite jų suprasti tokiais techniniais lygiais, kad žinotumėte, kas yra kvarkas: mažiausios kvarko dalelės. reikalas, kurios laisvai sąveikauja su keturiomis elementariomis fizinėmis jėgomis: Gravitacinė jėga, elektromagnetinė jėga, stipri branduolinė jėga ir silpna branduolinė jėga.
Kartu su leptonais kvarkai yra pačios medžiagos statybinės medžiagos. Kaip ir yra materija ir antimedžiaga, taip pat yra kvarkų ir antikvarkų.
Be to, yra šešių rūšių arba „skonių“ kvarkas. Taigi visi materijos mezonai ir barionai, tai yra daugiau nei 200 skirtingų subatominių dalelių, gali būti sukurti sujungiant tris skirtingus kvarkus (arba antikvarkus) (barionus) arba kvarką-antikvarką (mezonus), kuriuos vienija stipri sąveika. .
Kvarkų atradimas
Daugelį dešimtmečių buvo manoma, kad protonai, neutronai ir elektronų jie buvo pagrindinės materijos dalelės, tai yra, niekas negalėjo egzistuoti už jas mažesnio.
Tačiau vadinamųjų nukleonų (neutronų ir protonų, branduolio gyventojų) tyrimas. atomas) parodė, kad jų dydis buvo daug didesnis nei elektronų ir kad galima daryti prielaidą, kad jie savo ruožtu bus sudaryti iš kažko mažesnio ir paprastesnio. Kvarkai atėjo atsakyti į šį klausimą.
Kartu juos 1964 m. pasiūlė Murray Gell-Mann ir George Zweig, nors ir visiškai nepriklausomai. Šie mokslininkai pastebėjo, kad kvarkai turi egzistuoti dėl stiprios sąveikos tarp dalelių atomo branduolyje.
Be to, daugelis jo savybių buvo nepaaiškinamos, nebent taip būtų struktūros vidiniai protonai ir neutronai. Taigi trijų mažesnių dalelių egzistavimas, vadinamasquorks (vėliaukvarkai, nors Zweigas iš pradžių pasiūlė pavadinimątūzai arba „tūzai“), kurie turėtų aelektros krūvis 1/3 ir 2/3 apkrova.
Ši hipotezė buvo eksperimentiškai patikrinta SLAC (Stanfordo linijinio greitintuvo centras arba „Stanfordo linijinio greitintuvo centras“ vėlesniais metais. Tačiau eksperimentas parodė, kad buvo ne trys, o šešios dalelės, galinčios sudaryti protonus ir neutronus. Už šį atradimą Taylor, Kendall ir Friedman laimėjo 1990 m. Nobelio fizikos premiją.
Kvarko modelis
Kiekviena kvarko rūšis turi specifinių savybių.Standartiniame materijos modelyje, kurį šiandien tvarkome, kvarkai materijoje užima paprasčiausią vietą.
Priklausomai nuo derinamų kvarkų tipo, pagal hadronų klasifikavimo taisyklę (vadinamąjį „kvarko modelį“), kuri nustato šešis skirtingus kvarkų tipus (arba skoniai, "Skoniai"), kiekvienas turi "kvantinį skaičių", kuris apibrėžia jo elektros krūvį:
- Aukščiau (aukštyn). Apdovanotas izospinu +1/2 kaip kvantinis skaičius.
- Žemiau (žemyn). Apdovanotas izospinu -1/2 kaip kvantinis skaičius.
- žavesys (žavesio). Suteiktas žavesio +1 kaip kvantinis skaičius.
- Keista (keista). Apdovanotas keistenybe -1 kaip kvantinis skaičius.
- Sustabdyti (viršuje) arba tiesa (tiesa). Apdovanotas pranašumu (viršūnė) +1.
- Apačia (apačioje) arba grožis (grožis). Apdovanotas nepilnavertiškumu (dugnas) -1.
Visa tai gali atrodyti labai keistai ir atrodyti kaip kažkas iš vaizdo žaidimo, tačiau tai prasminga kvarko modelyje, jei manome, kad šios mažos dalelės susijungia į trejetus arba triadas, sudarydamos skirtingų tipų didesnes subatomines daleles.
Kai jų krūvių suma suteikia sveikuosius skaičius, jie sudaro hadronus.
Tačiau prie to reikėtų pridurti, kad kvarkai gali turėti dar tris krūvio tipus, kurie yra „spalva“. Tačiau tai iš tikrųjų nėra susijusi su spalva, o taip mokslininkai pavadino šią savybę, kuri yra giminingumo rūšis, atsakinga už stiprų branduolinį trauką (per dar vieną dalelę, vadinamą „gluonais“).
Šios spalvos gali būti mėlynos, žalios arba raudonos, ir tai skiria, pavyzdžiui, neutronus ir protonus nuo elektronų (leptono tipo dalelių), nes pastarieji nėra sudaryti iš kvarkų ir jaučia ne stiprią branduolio sąveiką, o silpną. .
Pagal šį modelį pagrindinės medžiagos dalelės yra kvarkai ir leptonai.
Kitos subatominės dalelės
Kiti subatominių dalelių tipai yra:
- Fermionai. Kartu su bozonais jie yra pagrindinės medžiagos dalelės, kurioms būdingas pusiau sveikasis sukimasis arba kampinis impulsas (1/2, 3/2 ir kt.). Yra tik dviejų tipų fermionai: kvarkai ir leptonai.
- Leptonai Jie yra fermiono tipas, turintis ½ sukimosi (+ arba -) ir kurie, skirtingai nei kvarkai, nepatiria stiprios materijos branduolinės sąveikos. Yra šeši leptonų tipai: elektronai, miuonai, taus, elektronų neutrinai, miuoniniai neutrinai ir tau neutrinai. Pirmieji trys turi +1 arba -1 elektros krūvį, o likusieji – 0.
- Bozonai. Kartu su fermionais jie yra pagrindinės materijos dalelės, kurioms būdingas sveikasis sukimasis (0, 1, 2 ir tt) ir neatitinka Pauli išskyrimo principo. Bozonų pavyzdžiai yra fotonai, gliuonai arba gravitonai, tai yra dalelės, kuriose veikia žinomos jėgos.
- Mezonai. Jie yra bozonai, tai yra sveikųjų skaičių 0 arba 1 sukimosi hadronai, kurie reaguoja į stiprią branduolinę sąveiką, todėl pagal kvarko-antikvarko būseną yra sudaryti iš kvarkų.
- Barionai Jie sudaryti iš trijų kvarkų, o reprezentatyviausi jų pavyzdžiai yra neutronas ir protonas, nors yra ir kitų tipų, labai nestabilių.