Ми пояснюємо, що таке кварки, як вони були відкриті та що таке кваркова модель. Також інші субатомні частинки.
Кварки - це частинки, менші за нейтрони і протони.Що таке кварки?
Кварки або кварки є різновидом субатомна частинка елементарний, який відноситься до категорії ферміони, і чиї сильні взаємодії становлять матерія атомних ядер. Його назва походить від роману Поминки Фіннегана ірландського письменника Джеймса Джойса.
Кварки є частинками яких протони Ю нейтронів вони створені, а також інші типи крихітних частинок, які називаються адронами.
Ці терміни можуть бути заплутаними, але вам не потрібно розуміти їх на таких технічних рівнях, щоб знати, що таке кварк: найдрібніші частинки в кварку. матерія, які вільно взаємодіють з чотирма елементарними фізичними силами: Сила тяжіння, електромагнітна сила, сильна ядерна сила і слабка ядерна сила.
Поряд з лептонами, кварки є самими будівельними блоками матерії. Так само, як є матерія і антиречовини, існують також кварки та антикварки.
Крім того, існує шість типів або «смаків» кварку. Таким чином, всі мезони і баріони речовини, тобто більше 200 різних субатомних частинок, можна побудувати, об’єднавши три різні кварки (або антикварки) (баріони) або кварк-антикварк (мезони), об’єднаних сильними взаємодіями. .
Відкриття кварків
Протягом багатьох десятиліть вважалося, що протони, нейтрони і електрони вони були основними частинками матерії, тобто ніщо не могло існувати меншим за них.
Однак вивчення так званих нуклонів (нейтронів і протонів, мешканців ядра с. атом) показав, що їх розмір набагато більший, ніж у електронів, і що можна припустити, що вони, у свою чергу, складатимуться з чогось меншого та простішого. Кварки прийшли, щоб відповісти на це питання.
Одночасно вони були запропоновані в 1964 році Мюрреєм Гелл-Манном і Джорджем Цвейгом, хоча абсолютно незалежно. Ці вчені спостерігали необхідність існування кварків за природою сильної взаємодії між частинками в ядрі атома.
Крім того, багато з його властивостей були незрозумілі, якщо не було конструкцій внутрішні всередині протонів і нейтронів. Таким чином, існування трьох менших частинок, назкварки (згодомкварки, хоча Цвейг спочатку запропонував цю назвутузи або "тузи"), які мали б aелектричний заряд 1/3 і 2/3 навантаження.
Ця гіпотеза була експериментально перевірена в SLAC (Стенфордський центр лінійних прискорювачів або «Стенфордський центр лінійного прискорювача» в наступні роки. Але експеримент показав, що існує не три, а шість частинок, з яких можуть складатися протони і нейтрони. За це відкриття Тейлор, Кендалл і Фрідман отримали Нобелівську премію з фізики 1990 року.
Кваркова модель
Кожен тип кварків має специфічні характеристики.У стандартній моделі матерії, з якою ми сьогодні працюємо, кварки займають найпростіше місце в матерії.
Залежно від типу кварків, які ми поєднуємо, ми можемо отримати різні типи частинок відповідно до правила класифікації адронів (так званої «кваркової моделі»), яке встановлює шість різних типів кварків (або смаки, «Смаки»), кожен наділений «квантовим числом», яке визначає його електричний заряд:
- Вище (вгору). Наділений ізоспіном +1/2 як квантовим числом.
- Нижче (вниз). Наділений ізоспіном -1/2 як квантовим числом.
- Чарівність (чарівність). Наділений чарівністю +1 як квантове число.
- Дивно (дивно). Наділений дивністю -1 як квантовим числом.
- Стій (зверху) або правда (правда). Наділений перевагою (вершина) +1.
- Нижня частина (нижній) або краса (краса). Наділений неповноцінністю (низовість) -1.
Все це може виглядати дуже дивно і схоже на щось із відеоігор, але це має сенс у рамках моделі кварків, якщо ми думаємо, що ці крихітні частинки об’єднуються в триплети або тріади, щоб утворити різні типи більших субатомних частинок.
Коли сума їх зарядів дає цілі числа, вони утворюють адрони.
Однак до цього слід додати, що кварки можуть мати ще три типи заряду, а саме «колір”. Насправді справа не в кольорі, але саме таку назву вчені дали цій властивості, яка є типом спорідненості, що відповідає за сильне ядерне притягнення (через ще одну частинку, яка називається «глюони»).
Ці кольори можуть бути синім, зеленим або червоним, і це те, що відрізняє, наприклад, нейтрони і протони від електронів (частинок лептонного типу), оскільки останні не складаються з кварків і відчувають не сильну ядерну взаємодію, а слабку. .
Відповідно до цієї моделі основними частинками матерії є кварки і лептони.
Інші субатомні частинки
Інші типи субатомних частинок:
- Ферміони. Разом з бозонами вони є основними частинками матерії, що характеризуються напівцілим спіном або моментом руху (1/2, 3/2 тощо). Існує лише два типи ферміонів: кварки і лептони.
- лептони Вони є типом ферміонів, наділених ½ спіном (або +, або -) і які, на відміну від кварків, не відчувають сильної ядерної взаємодії матерії. Існує шість типів лептонів: електрони, мюони, таус, електронні нейтрино, мюонні нейтрино та тау-нейтрино. Перші три мають електричний заряд +1 або -1, а решта мають заряд 0.
- Бозони. Разом з ферміонами вони є основними частинками матерії, що характеризуються цілочисельним спіном (0, 1, 2 тощо) і не відповідають принципу виключення Паулі. Прикладами бозонів є фотони, глюони або гравітони, тобто частинки, які діють на відомі сили.
- мезони. Вони є бозонами, тобто адронами з цілочисельним спіном 0 або 1, які реагують на сильну ядерну взаємодію, тому вони складаються з кварків, відповідно до стану кварк-антикварк.
- Баріони Вони складаються з трьох кварків, і їх найбільш репрезентативними прикладами є нейтрон і протон, хоча є й інші типи, надзвичайно нестабільні.