Mēs izskaidrojam, kas ir kvarki, kā tie tika atklāti un kāds ir kvarku modelis. Arī citas subatomiskās daļiņas.
Kvarki ir daļiņas, kas ir mazākas par neitroniem un protoniem.Kas ir kvarki?
Kvarki vai kvarki ir sava veida subatomiskā daļiņa elementāls, kas ietilpst kategorijā fermions, un kuru spēcīga mijiedarbība veido jautājums no atomu kodoliem. Tās nosaukums cēlies no romāna Finnegan's Wake īru autors Džeimss Džoiss.
Kvarki ir kuru daļiņas protoni Y neitroni tie ir izgatavoti, kā arī cita veida sīkas daļiņas, ko sauc par hadroniem.
Šie termini var būt mulsinoši, taču jums tie nav jāsaprot tik tehniskos līmeņos, lai zinātu, kas ir kvarks: vissīkākās daļiņas kvarkā. jautājums, kas brīvi mijiedarbojas ar četriem elementārajiem fiziskajiem spēkiem: Gravitācijas spēks, elektromagnētiskais spēks, spēcīgs kodolspēks un vājš kodolspēks.
Kopā ar leptoniem kvarki ir matērijas pamatelementi. Tāpat kā ir matērija un antimatērija, ir arī kvarki un antikvarki.
Turklāt ir seši kvarka veidi jeb "garšas". Tādējādi visus matērijas mezonus un barionus, tas ir, vairāk nekā 200 dažādu subatomisko daļiņu, var uzbūvēt, apvienojot trīs dažādus kvarkus (vai antikvarkus) (barionus) vai kvarku-antikvarku (mezonus), kurus vieno spēcīga mijiedarbība. .
Kvarku atklāšana
Daudzus gadu desmitus tika pieņemts, ka protoni, neitroni un elektroni tās bija matērijas pamatdaļiņas, tas ir, nekas nevarēja pastāvēt par tām mazāks.
Tomēr tā saukto nukleonu (neitronu un protonu, kodola kodola iemītnieku) izpēte. atoms) parādīja, ka to izmērs ir daudz lielāks nekā elektronu izmērs un ka var pieņemt, ka tie savukārt sastāvēs no kaut kā mazāka un vienkāršāka. Kvarki ieradās, lai atbildētu uz šo jautājumu.
Vienlaikus tos 1964. gadā ierosināja Marejs Gels-Manns un Džordžs Cveigs, kaut arī pilnīgi neatkarīgi. Šie zinātnieki novēroja nepieciešamību pēc kvarkiem pastāvēt, pateicoties spēcīgai mijiedarbībai starp daļiņām atoma kodolā.
Turklāt daudzas tās īpašības bija neizskaidrojamas, ja vien tādas nebija struktūras iekšējie iekšējie protoni un neitroni. Tādējādi trīs mazāku daļiņu esamība, ko saucquorks (sekojošikvarki, lai gan Cveigs sākotnēji ierosināja nosaukumudūži vai "dūži"), kam būtu aelektriskais lādiņš 1/3 un 2/3 slodze.
Šī hipotēze tika eksperimentāli pārbaudīta SLAC (Stenfordas lineārā paātrinātāja centrs vai "Stanford Center for Linear Accelerator" vēlākajos gados. Taču eksperiments norādīja, ka bija nevis trīs, bet sešas daļiņas, kas varētu veidot protonus un neitronus. Par šo atklājumu Teilore, Kendala un Frīdmens 1990. gadā ieguva Nobela prēmiju fizikā.
Kvarka modelis
Katram kvarka veidam ir īpašas īpašības.Standarta matērijas modelī, ar kuru mēs šodien nodarbojamies, kvarki matērijā ieņem vienkāršāko vietu.
Atkarībā no kombinējamo kvarku veida mēs varam iegūt dažāda veida daļiņas saskaņā ar hadronu klasifikācijas likumu (tā saukto “kvarku modeli”), kas nosaka sešus dažādus kvarku veidus (vai garšas, "Aromāti"), katrs no tiem ir apveltīts ar "kvantu skaitli", kas nosaka tā elektrisko lādiņu:
- Virs (uz augšu). Apveltīts ar izospinu +1/2 kā kvantu skaitli.
- Zemāk (uz leju). Apveltīts ar izospinu -1/2 kā kvantu skaitli.
- Šarms (šarms). Apveltīts ar šarmu +1 kā kvantu skaitlis.
- Dīvaini (dīvaini). Apveltīts ar dīvainību -1 kā kvantu skaitlis.
- Apstāties (tops) vai patiesība (patiesība). Apveltīts ar pārākumu (virsotne) +1.
- Apakšā (apakšā) vai skaistums (skaistums). Apveltīts ar nepilnvērtību (dibens) -1.
Tas viss var izskatīties ļoti dīvaini un šķist kaut kas no videospēles, taču kvarku modelī tam ir jēga, ja domājam, ka šīs sīkās daļiņas apvienojas trīskāršos vai trijās, veidojot dažāda veida lielākas subatomiskas daļiņas.
Kad to lādiņu summa dod veselus skaitļus, tie veido hadronus.
Tomēr tam jāpiebilst, ka kvarkiem var būt vēl trīs lādiņu veidi, kas ir “krāsa”. Tomēr tas nav īsti par krāsu, bet tas ir nosaukums, ko zinātnieki deva šim īpašumam, kas ir afinitātes veids, kas ir atbildīgs par spēcīgu kodola pievilcību (caur vēl vienu daļiņu, ko sauc par "gluoniem").
Šīs krāsas var būt zilas, zaļas vai sarkanas, un tas atšķir, piemēram, neitronus un protonus no elektroniem (leptonu tipa daļiņām), jo pēdējie nav izgatavoti no kvarkiem un nejūt spēcīgu kodola mijiedarbību, bet gan vājo. .
Saskaņā ar šo modeli matērijas pamatdaļiņas ir kvarki un leptoni.
Citas subatomiskās daļiņas
Citi subatomisko daļiņu veidi ir:
- Fermions. Kopā ar bozoniem tās ir matērijas pamatdaļiņas, kurām raksturīgs pusvesels griešanās ātrums vai leņķiskais impulss (1/2, 3/2 utt.). Ir tikai divu veidu fermioni: kvarki un leptoni.
- Leptoni Tie ir fermiona tips, kam ir ½ spina (+ vai -) un kas atšķirībā no kvarkiem nepieredz spēcīgu vielas mijiedarbību ar kodolu. Ir seši leptonu veidi: elektroni, mioni, taus, elektronu neitrīni, mionu neitrīni un tau neitrīni. Pirmajiem trim ir +1 vai -1 elektriskais lādiņš, bet pārējiem ir 0.
- Bozoni. Kopā ar fermioniem tās ir matērijas pamatdaļiņas, kurām raksturīgs vesels skaitļa spins (0, 1, 2 utt.), un tās neatbilst Pauli izslēgšanas principam. Bozonu piemēri ir fotoni, gluoni vai gravitoni, tas ir, daļiņas, kas ietver zināmus spēkus.
- Mezoni. Tie ir bozoni, tas ir, hadroni ar veselu skaitļu spinu 0 vai 1, kas reaģē uz spēcīgu kodola mijiedarbību, tāpēc tie ir izgatavoti no kvarkiem atbilstoši kvarka-antikvarka stāvoklim.
- Barioni Tie sastāv no trim kvarkiem, un to reprezentatīvākie piemēri ir neitroni un protoni, lai gan ir arī citi, ārkārtīgi nestabili kvarki.