logo

Kwarki

Kwarki to cząstki elementarne, które wchodzą w skład hadronów, podlegające oddziaływaniom silnym.

Kwark oznaczamy literą q, zaś antykwark przez q (ang. quark).

Rodzaje kwarków

Znamy 6 kwarków i odpowiadających im 6 antykwarków. Poniższa tablica zestawia wszystkie kwarki.

Oznaczenie Nazwa Nazwa angielska Masa [GeV/c2] Ładunek elektryczny Izospon Trzecia składowa zospin Spin Liczba barionowa Dziwność Powab Piękno Górność, prawda
u górny up 1-4 MeV 2/3 1/2 1/2 1/2 1/3 0 0 0 0
d dolny down 4-8 MeV -1/3 1/2 -1/2 1/2 1/3 0 0 0 0
s dziwny strange 0,08-0,13 -1/3 0 0 1/2 1/3 -1 0 0 0
c powabny charmed 1,15-1,35 2/3 0 0 1/2 1/3 0 1 0 0
b piękny bottom, beauty 4,1-4,4 -1/3 0 0 1/2 1/3 0 0 -1 0
t prawdziwy top, truth 173±1 2/3 0 0 1/2 1/3 0 0 0 1

 

Antykwarki posiadają przeciwny ładunek elektryczny oraz liczbę barionową.

Kwarki mają połówkowy spin, wszystkie są więc fermionami.

Ładunek elektryczny kwarków nie jest całkowity!

Zapach kwarków

Zapach kwarków nie ma nic wspólnego ze zmysłem powonienia. To obrazowy sposób nazywania odpowiednich stanów kwantowych kwarków.

Kolor kwarków

Kolor kwarków nie ma nic wspólnego z barwami. To obrazowy sposób na określenie pewnych stopni swobody, liczby kwantowej dla kwarków. Kolor jest rodzajem ładunku przekazywanego w oddziaływaniach silnych. Zamiast o kolorze można mówić o ładunku kolorowym. Kolory nie są przypisane na stałe do pojedynczego kwarku, gdyż za pośrednictwem gluonów, mogą być one wymieniane między kwarkami.

Wyróżnia się następujące kolory:

  • r - red - czerwony,
  • g - green - zielony,
  • b - blue - niebieski,

oraz trzy antykolory

  • r - antyczerwony,
  • g - antyzielony,
  • b - antyniebieski.

Zakaz Pauliego nie pozwala utworzyć cząstki (barionu) z trzech jednakowych kwarków. Stąd to rozróżnienie. Kolor stanowi nowy rodzaj pola, w którym zachodzi nowy typ oddziaływania - oddziaływanie silne. Kwantami tego pola są gluony.

Ładunek kolorowy hadronów jest równy zeru. Cząstki posiadające ładunek kolorowy nie mogą występować w przyrodzie samodzielnie. Można też powiedzieć, że wszystkie cząstki swobodne są białe, czyli kolorowo obojętne.

Kwarki
aditya © stock.adobe.com

Oddziaływania

Kwarki oddziałują ze sobą, wymieniając gluony. To oddziaływanie nazywamy oddziaływaniem silnym. Teoria, która bada to oddziaływanie nosi nazwę chromodynamiki kwantowej.

Układy kwarków

Kwarki istnieją jedynie w układach, tworząc hadrony, czyli mezony lub bariony.

Poniższa tabela przedstawia wybrane układy kwarków (hadrony).

Nazwa Symbol skład kwarkowy
bariony
proton p uud
neutron n ddu
lambda Λ+c udc
delta Δ0 udd
omega Ω- sss
sigma zero Σ0 uds
sigma plus Σ+ uus
sigma minus Σ- dds
mezony
pion pi zero π0 uu
pion pi minus π- ud
pion pi plus π+ ud
kaon ka zero K0 sd
kaon ka plus K+ us
kaon ka minus K- us
J/psi J/ψ cc
epsilon Y bb

Historia

Kwarki zostały odkryte w 1964 roku przez amerykańskiego fizyka teoretyka o nazwisku Murray Gell-Mann, noblistę z 1969 roku, oraz niezależnie od niego Georga Zweiga. W swojej teorii Gell-Mann zaproponował istnienie kwarków górnego u, dolnego d i dziwnego s. Słowo quark pochodzi ze zdania Three quarks for Muster Mark! z powieści "Finneganów tren" Jamesa Joyce’a. Cytat mówi o trzech kwarkach, a w owym czasie Gell-Mann i niezależnie od niego Zweig postulowali istnienie trzech kwarków i ich antycząstek.

Pytania

Pytania

Czy potwierdzono eksperymentalnie istnienie kwarków?

Tak. Dokonano tego dzięki doświadczeniu polegającemu na rozpraszaniu elektronów na hadronach. Dla małych energii elektronów, te odbijały się od hadronów jak od jednorodnej kuli. Zwiększając energię elektronów, te zaczęły być rozpraszane, jakby odbijały się od obiektów punktowych wewnątrz hadronu. Eksperyment ten bardzo przypomina doświadczenie Rutherforda, dzięki któremu odkryto wewnętrzną strukturę atomu.




Oddziaływanie silne

Oddziaływanie silne

Oddziaływanie silne jest jednym z czterech oddziaływań podstawowych występujących w przyrodzie, które przejawia się w budowie i zderzeniach hadronów oraz nuklidów.

Hadrony

Hadrony

Hadrony są to cząstki elementarne, które biorą udział w oddziaływaniach silnych, zbudowane z dwóch lub trzech kwarków, związanych za pomocą gluonów.


© medianauka.pl, 2021-10-23, ART-4193





Polecamy w naszym sklepie

Puzzle - Układ okresowy pierwiastków
Żyroskop
Pryzmat
Co się dzieje w świecie kwantów?
Astronomia w geografii
Niektóre treści nie są dostosowane do Twojego profilu. Jeżeli jesteś pełnoletni możesz wyrazić zgodę na przetwarzanie swoich danych osobowych. W ten sposób będziesz miał także wpływ na rozwój naszego serwisu.
© ® Media Nauka 2008-2022 r.