twaróg , każdy członek grupy elementarnych cząstek subatomowych, które oddziałują za pomocą siły silnej i uważa się, że należą do podstawowych składniki z materia . Kwarki łączą się ze sobą za pomocą silnej siły, tworząc protony i neutrony , w podobny sposób, w jaki te ostatnie cząstki łączą się w różnych proporcjach, tworząc jądra atomowe. Istnieje sześć rodzajów lub smaków kwarków różniących się między sobą charakterystyką masy i ładunku. Tych sześć smaków kwarków można pogrupować w trzy pary: góra i dół, urok i dziwność oraz góra i dół. Kwarki wydają się być prawdziwymi cząstkami elementarnymi; to znaczy, że nie mają wyraźnej struktury i nie można ich rozdzielić na coś mniejszego. Dodatkowo jednak wydaje się, że kwarki zawsze występują w połączeniu z innymi kwarkami lub z antykwarkami , ich antycząstkami , tworząc wszystkie hadrony — tak zwane silnie oddziałujące cząstki, które objąć zarówno bariony, jak i mezony .
typ twarogu | liczba barionowa | opłata | osobliwość** | urok** | Dolny** | Top** | masa (MeV) |
---|---|---|---|---|---|---|---|
*Zauważ, że antykwarki istnieją dla wszystkich odmian kwarków i mają przeciwne wartości dla wszystkich wymienionych tutaj liczb kwantowych. | |||||||
**Są to liczby kwantowe, które należy przypisać kwarkom, aby odróżnić różne smaki. | |||||||
dół (d) | 1/3 | - (1/3) e | 0 | 0 | 0 | 0 | 5–15 |
w górę (u) | 1/3 | + (2/3) i | 0 | 0 | 0 | 0 | 2–8 |
dziwne (s) | 1/3 | - (1/3) e | -1 | 0 | 0 | 0 | 100–300 |
urok (c) | 1/3 | + (2/3) i | 0 | 1 | 0 | 0 | 1000-1600 |
dół (b) | 1/3 | - (1/3) e | 0 | 0 | -1 | 0 | 4100-4500 |
góra (t) | 1/3 | + (2/3) i | 0 | 0 | 0 | 1 | 180 000 |
W latach 60. fizycy teoretyczni, próbując wyjaśnić stale rosnącą liczbę cząstek subatomowych obserwowanych w eksperymentach, rozważali możliwość, że protony i neutrony składają się z mniejszych jednostek materii. W 1961 roku dwaj fizycy, Murray Gell-Mann ze Stanów Zjednoczonych i Yuval Neʾeman z Izraela, zaproponowali schemat klasyfikacji cząstek zwany Ośmioraką drogą, oparty na matematycznej grupie symetrii SU(3), która opisuje silnie oddziałujące cząstki w kategoriach bloków budulcowych. . W 1964 roku Gell-Mann wprowadził koncepcję kwarków jako fizycznej podstawy schematu, zapożyczając fantazyjny termin z fragmentu powieści Jamesa Joyce'a Finnegans wake . (Amerykański fizyk George Zweig niezależnie opracował podobną teorię w tym samym roku i nazwał swoje cząstki fundamentalne asami). Model Gell-Manna dostarczył prostego obrazu, na którym pokazano, że wszystkie mezony składają się z kwarku i antykwarku, a wszystkie bariony składają się z trzy kwarki. Postulował istnienie trzech rodzajów kwarków, wyróżniających się unikalnymi smakami. Te trzy typy kwarków są obecnie powszechnie oznaczane jako up ( ty ), na dół ( re ) i dziwne ( s ). Każdy niesie ułamkową wartość ładunku elektronu (tj. ładunek mniejszy niż ładunek elektronu, jest ). Kwark górny (ładunekdwa/3 jest ) i dolny kwark (ładunek −1/3 jest ) tworzą protony i neutrony, a zatem są tymi obserwowanymi w zwykłej materii. Dziwne kwarki (ładunek −1/3 jest ) występują jako składniki K mezony i różne inne niezwykle krótko żyjące cząstki subatomowe, które po raz pierwszy zaobserwowano w promieniowaniu kosmicznym, ale które nie odgrywają żadnej roli w zwykłej materii.
henry moseley wkład do układu okresowego pierwiastków
Interpretacja kwarków jako rzeczywistych bytów fizycznych początkowo stwarzała dwa główne problemy. Po pierwsze, aby model działał, kwarki musiały mieć wartości spinu połówkowego (wewnętrzny moment pędu), ale jednocześnie wydawały się naruszać zasadę wykluczania Pauliego, która rządzi zachowaniem wszystkich cząstek (zwanych fermionami) o nieparzystej połowie -integer spin. W wielu konfiguracjach barionowych zbudowanych z kwarków czasami dwa lub nawet trzy identyczne kwarki musiały być ustawione w tym samym kwant państwo – układ zakazany przez zasadę wykluczenia. Po drugie, kwarki wydawały się sprzeciwiać uwolnieniu od cząstek, z których się składały. Chociaż siły wiążące kwarki były silne, wydawało się nieprawdopodobne, aby były wystarczająco silne, aby wytrzymać bombardowanie wiązkami cząstek o wysokiej energii z akceleratorów.
Problemy te rozwiązano dzięki wprowadzeniu pojęcia koloru sformułowanego w chromodynamice kwantowej (QCD). W tej teorii oddziaływań silnych, której przełomowe idee zostały opublikowane w 1973 roku, kolor nie ma nic wspólnego z kolorami codziennego świata, lecz reprezentuje właściwość kwarków, która jest źródłem siły silnej. Kolory czerwony, zielony i niebieski przypisuje się kwarkom, a ich przeciwieństwa, antyczerwony, antyzielony i antyniebieski, przypisuje się antykwarkom. Według QCD, wszystkie kombinacje kwarków muszą zawierać mieszaniny tych wyimaginowanych kolorów, które wzajemnie się znoszą, przy czym powstała cząstka nie ma koloru netto. Na przykład barion zawsze składa się z kombinacji jednego czerwonego, jednego zielonego i jednego niebieskiego kwarka, a zatem nigdy nie narusza zasady wykluczenia. Właściwość koloru w sile silnej odgrywa rolę analogiczny do tej ładunek elektryczny w oddziaływaniu elektromagnetycznym i tak jak ładunek implikuje wymianę fotonów między naładowanymi cząstkami, tak kolor obejmuje wymianę bezmasowych cząstek zwanych gluonami między kwarkami. Tak jak fotony przenoszą siłę elektromagnetyczną, gluony przenoszą siły wiążące kwarki. Kwarki zmieniają swój kolor, gdy emitują i absorbują gluony, a wymiana gluonów utrzymuje właściwy rozkład koloru kwarków.
Siły wiążące przenoszone przez gluony wydają się być słabe, gdy kwarki są blisko siebie. W obrębie protonu (lub innego hadronu), w odległości mniejszej niż 10-15metr, kwarki zachowują się tak, jakby były prawie wolne. Ten stan nazywa się asymptotyczną swobodą. Kiedy jednak zaczyna się rozdzielać kwarki, jak przy próbie wybicia ich z protonu, działanie siły nasila się. Dzieje się tak, ponieważ, jak wyjaśnia QCD, gluony mają zdolność tworzenia innych gluonów podczas przemieszczania się między kwarkami. Tak więc, jeśli kwark zaczyna przyspieszać od swoich towarzyszy po uderzeniu przez przyspieszoną cząstkę, gluony wykorzystują energię, którą pobierają z kwarka. ruch produkować więcej gluonów. Im większa liczba gluonów wymienianych między kwarkami, tym silniejsze stają się efektywne siły wiążące. Dostarczenie dodatkowej energii do wydobycia kwarka powoduje jedynie przekształcenie tej energii w nowe kwarki i antykwarki, z którymi łączy się pierwszy kwark. Zjawisko to obserwuje się w wysokoenergetycznych akceleratorach cząstek w produkcji dżetów nowych cząstek, które można powiązać z pojedynczym kwarkiem.
Odkrycie w latach 70. uroku ( do ) i na dole ( b ) kwarki i związane z nimi antykwarki, uzyskane poprzez tworzenie mezonów, silnie sugerują, że kwarki występują w parach. Ta spekulacja doprowadziła do prób znalezienia szóstego typu kwarka zwanego topem ( t ), po proponowanym smaku . Zgodnie z teorią kwark górny ma ładunekdwa/3 jest ; jego partner, dolny kwark, ma ładunek −1/3 jest . W 1995 roku dwie niezależne grupy naukowców z Fermi National Accelerator Laboratory poinformowały, że znalazły kwark górny. Ich wyniki dają kwarkowi górnemu masę 173,8 ± 5,2 gigaelektronowolta (GeV; 109eV). (Następny najcięższy kwark, dolny, ma masę około 4,2 GeV.) Nie wyjaśniono jeszcze, dlaczego kwark górny jest o wiele masywniejszy niż inne cząstki elementarne, ale jego istnienie uzupełnia Model Standardowy, dominujący teoretyczny schemat podstawowych elementów budulcowych natury.
jaki był wynik wojny francusko-pruskiej?
Copyright © Wszelkie Prawa Zastrzeżone | asayamind.com