кварки

Обясняваме какво представляват кварките, как са открити и какъв е кварковият модел. Също така, други субатомни частици.

Кварките са частици, по-малки от неутроните и протоните.

Какво представляват кварките?

Кварките или кварките са вид субатомна частица елементарен, който попада в категорията на фермиони, и чиито силни взаимодействия съставляват материя на атомни ядра. Името му идва от романа Събуждането на Финеган от ирландския автор Джеймс Джойс.

Кварките са частиците на които протони Й неутрони те са направени, както и други видове малки частици, наречени адрони.

Тези термини могат да бъдат объркващи, но не е нужно да ги разбирате на такива технически нива, за да знаете какво е кварк: най-малките частици в кварка. материя, които взаимодействат свободно с четирите елементарни физически сили: Гравитационна сила, електромагнитна сила, силна ядрена сила и слаба ядрена сила.

Заедно с лептоните, кварките са самите градивни елементи на материята. Точно както има материя и антиматерия, има също кварки и антикварки.

Освен това има шест вида или "вкусове" на кварк. По този начин всички мезони и бариони на материята, тоест повече от 200 различни субатомни частици, могат да бъдат изградени чрез комбиниране на три различни кварка (или антикварка) (бариони) или кварк-антикварк (мезони), обединени от силни взаимодействия. .

Откриване на кварки

В продължение на много десетилетия се приемаше, че протоните, неутроните и електрони те бяха основните частици на материята, тоест нищо не може да съществува по-малко от тях.

Въпреки това, изследването на така наречените нуклони (неутрони и протони, обитатели на ядрото на атом) показа, че техният размер е много по-голям от този на електроните и че може да се предположи, че те от своя страна ще бъдат съставени от нещо по-малко и по-просто. Кварките дойдоха да отговорят на този въпрос.

Едновременно с това те бяха предложени през 1964 г. от Мъри Гел-Ман и Джордж Цвайг, макар и напълно независимо. Тези учени наблюдават необходимостта от съществуване на кварки поради естеството на силното взаимодействие между частиците в атомното ядро.

Освен това много от свойствата му бяха необясними, освен ако нямаше такива структури вътрешни вътрешни протони и неутрони. По този начин съществуването на три по-малки частици, нареченикварки (впоследствиекварки, въпреки че Цвайг първоначално предложи иметоаса или "аса"), които биха имали aелектрически заряд 1/3 и 2/3 натоварване.

Тази хипотеза е тествана експериментално в SLAC (Център за линейни ускорители в Станфорд или "Станфордски център за линеен ускорител" в по-късните години. Но експериментът показа, че има не три, а шест частици, които могат да съставят протони и неутрони. За това откритие Тейлър, Кендъл и Фридман спечелиха Нобеловата награда за физика през 1990 г.

Кварков модел

Всеки тип кварк има специфични характеристики.

В рамките на стандартния модел на материята, с който работим днес, кварките заемат най-простото място в материята.

В зависимост от типа кварки, които комбинираме, можем да получим различни видове частици, съгласно правилото за класификация на адроните (т.нар. „кварков модел“), което установява шест различни типа кварки (или вкусове, "Вкусове"), всеки от които е надарен с "квантово число", което определя неговия електрически заряд:

  • по-горе (нагоре). Надарен с изоспин +1/2 като квантово число.
  • По-долу (надолу). Надарен с изоспин -1/2 като квантово число.
  • чар (чар). Надарен с чар +1 като квантово число.
  • странно (странно). Надарен със странност -1 като квантово число.
  • Спри се (връх) или истината (истина). Надарен с превъзходство (топност) +1.
  • отдолу (дъно) или красота (красота). Надарен с малоценност (дъното) -1.

Всичко това може да изглежда много странно и да изглежда като нещо от видеоигра, но има смисъл в кварковия модел, ако мислим, че тези малки частици се събират в триплети или триади, за да образуват различни видове по-големи субатомни частици.

Когато сборът от техните заряди даде цели числа, те образуват адрони.

Към това обаче трябва да се добави, че кварките могат да имат още три вида заряд, който е „цвят“. Всъщност не става въпрос за цвета обаче, но това е името, което учените дадоха на това свойство, което е вид афинитет, отговорен за силното ядрено привличане (чрез още една частица, наречена „глуони“).

Тези цветове могат да бъдат сини, зелени или червени и това е това, което отличава например неутроните и протоните от електроните (частици от лептонен тип), тъй като последните не са направени от кварки и не усещат силното ядрено взаимодействие, а слабото. .

Според този модел основните частици на материята са кварките и лептоните.

Други субатомни частици

Други видове субатомни частици са:

  • Фермиони. Заедно с бозоните те са основните частици на материята, характеризиращи се с това, че имат полуцело число на спин или ъглов импулс (1/2, 3/2 и т.н.). Има само два вида фермиони: кварки и лептони.
  • лептони Те са вид фермион, надарен с ½ завъртане (+ или -) и който не изпитва, за разлика от кварките, силното ядрено взаимодействие на материята. Има шест вида лептони: електрони, мюони, таус, електронни неутрино, мюонни неутрино и тау неутрино. Първите три имат електрически заряд +1 или -1, а останалите имат 0 заряд.
  • бозони. Заедно с фермионите те са основните частици на материята, характеризиращи се с това, че имат целочислен спин (0, 1, 2 и т.н.) и не отговарят на принципа на изключване на Паули. Примери за бозони са фотони, глуони или гравитони, тоест частици, които включват известни сили.
  • Мезони. Те са бозони, тоест адрони с цяло число спин 0 или 1, които реагират на силното ядрено взаимодействие, така че са направени от кварки, според състоянието кварк-антикварк.
  • Бариони Те са съставени от три кварка и техните най-представителни примери са неутронът и протонът, въпреки че има и други видове, изключително нестабилни.
!-- GDPR -->