Κουάρκ
Οποιοδήποτε από μια ομάδα πρωτογενών υποατομικών σωματιδίων που αλληλεπιδρούν μέσω της ισχυρής δύναμης και πιστεύεται ότι είναι μεταξύ των βασικών συστατικών της ύλης. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια σχηματίζονται από κουάρκ που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους μέσω της ισχυρής δύναμης, όπως ακριβώς οι ατομικοί πυρήνες σχηματίζονται από τα τελευταία σωματίδια που συνδυάζονται σε διάφορες ποσότητες. Τα κουάρκ ταξινομούνται σε έξι ποικιλίες ή γεύση, με βάση τα χαρακτηριστικά μάζας και φορτίου τους. Υπάρχουν τρία ζεύγη ποικιλιών κουάρκ:πάνω και κάτω, γοητεία και περίεργα, και πάνω και κάτω. Τα κουάρκ φαίνεται να είναι πραγματικά στοιχειώδη σωματίδια, χωρίς ευδιάκριτη δομή και την ικανότητα να αναλύονται σε μικρότερα σωματίδια.
Κουάρκ
Στη φυσική, ένα κουάρκ είναι ένα από τα θεμελιώδη σωματίδια. Τα αδρόνια, όπως τα πρωτόνια και τα νετρόνια, είναι συστατικά του πυρήνα των ατόμων και ενώνονται για να σχηματίσουν αδρόνια. Η σωματιδιακή φυσική είναι η μελέτη των κουάρκ και των αλληλεπιδράσεών τους μεταξύ τους μέσω της ισχυρής δύναμης.
Το αντικουάρκ είναι το αντισωματίδιο ενός κουάρκ. Μόνο τα κουάρκ και τα αντικουάρκ αλληλεπιδρούν και με τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις της φυσικής:βαρύτητα, ηλεκτρομαγνητισμό και ισχυρές και ασθενείς αλληλεπιδράσεις.
Τύποι Κουάρκ
Υπάρχουν έξι τύποι κουάρκ:
- Πάνω Κουάρκ
- Down Quark
- Παράξενο Κουάρκ
- Charmed Quark
- Κουάρκ βυθού
- Κορυφαίο Κουάρκ
Up Quarks
Διαθέτει κλασματικό ηλεκτρικό φορτίο 23e. Είναι ένα από τα τρία πρώτα κουάρκ που προτάθηκαν ανεξάρτητα από τους Gell-Mann, Yuval Neman και George Zweig στις αρχές της δεκαετίας του 1960 για να εξηγήσουν και να ταξινομήσουν τα αδρόνια που ήταν γνωστά εκείνη την εποχή.
Down Quarks
Διαθέτει κλασματικό ηλεκτρικό φορτίο -13e. Είναι ένα από τα τρία πρώτα κουάρκ που προτάθηκαν ανεξάρτητα από τους Gell-Mann, Yuval Neman και George Zweig στις αρχές της δεκαετίας του 1960 για να εξηγήσουν και να ταξινομήσουν τα αδρόνια που ήταν γνωστά εκείνη την εποχή.
Κορυφαία Κουάρκ
Διαθέτει κλασματικό ηλεκτρικό φορτίο 23e. Το t quark είναι μια κοινή συντομογραφία. Δεν ήταν ένα από τα αρχικά τρία κουάρκ που προτάθηκαν ανεξάρτητα από τους Gell-Mann, Yuval Neman και George Zweig στις αρχές της δεκαετίας του 1960 για να εξηγήσουν και να ταξινομήσουν τα αδρόνια που ήταν γνωστά εκείνη την εποχή.
Κουάρκ και περιορισμός
Ο περιορισμός είναι μια ιδιότητα των κουάρκ, που σημαίνει ότι δεν παρατηρούνται ποτέ μόνα τους, αλλά πάντα σε συνδυασμό με άλλα κουάρκ. Αυτό καθιστά αδύνατο τον άμεσο έλεγχο των χαρακτηριστικών (μάζα, σπιν και ισοτιμία). Αντίθετα, αυτά τα χαρακτηριστικά πρέπει να συναχθούν από τα σωματίδια που τα αποτελούν.
Τα κουάρκ είναι φερμιόνια και ακολουθούν την Αρχή αποκλεισμού Pauli, καθώς αυτές οι παρατηρήσεις υποδηλώνουν ένα μη ακέραιο σπιν (είτε +12 είτε-12).
Τα κουάρκ ανταλλάσσουν γκλουόνια, τα οποία είναι διανυσματικά μποζόνια χωρίς μάζα με ένα ζεύγος έγχρωμων και αντιτονικών φορτίων, κατά τη διάρκεια της ισχυρής τους αλληλεπίδρασης. Ο τόνος των κουάρκ αλλάζει όταν ανταλλάσσονται γκλουόνια. Όταν τα κουάρκ είναι κοντά μεταξύ τους, η χρωματική δύναμη είναι πιο αδύναμη, αλλά καθώς απομακρύνονται, γίνεται ισχυρότερη.
Η χρωματική δύναμη δεσμεύει τα κουάρκ τόσο σφιχτά που αν εφαρμοστεί αρκετή ενέργεια για να τα χωρίσει, σχηματίζεται ένα ζεύγος κουάρκ-αντικουάρκ, το οποίο στη συνέχεια συνδέεται με οποιοδήποτε ελεύθερο κουάρκ για να σχηματίσει ένα αδρόνιο. Ως αποτέλεσμα, τα ελεύθερα κουάρκ σπάνια φαίνονται από μόνα τους.
Γεύσεις Κουάρκς
Κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1960, οι θεωρητικοί φυσικοί εξέτασαν την ιδέα ότι τα πρωτόνια και τα νετρόνια αποτελούνταν από μικρότερες μονάδες ύλης, προκειμένου να ληφθεί υπόψη ο συνεχώς αυξανόμενος αριθμός υποατομικών σωματιδίων που ανακαλύφθηκαν σε πειράματα. Ο Murray Gell-Mann από τις Ηνωμένες Πολιτείες και ο Yuval Neman του Ισραήλ δημιούργησαν το Eightfold Way, μια μέθοδο ταξινόμησης σωματιδίων που βασίζεται στην ομάδα μαθηματικής συμμετρίας SU(3) που καθόρισε τα σωματίδια υψηλής αλληλεπίδρασης ως προς τα δομικά στοιχεία, το 1961. Το 1964, ο Gell -Ο Mann ανέπτυξε την έννοια των κουάρκ ως φυσική βάση για το σύστημα, βασισμένη σε μια γραμμή από το μυθιστόρημα του James Joyce Finnegan Wake. Πρότεινε την παρουσία τριών ειδών κουάρκ, το καθένα με το δικό του «άρωμα». Αυτά τα τρία είδη κουάρκ είναι πλέον γνωστά ως "πάνω" (u), "κάτω" (d) και "παράξενο" (s).
Χρώματα Κουάρκ
Η κατανόηση των κουάρκ ως φυσικών σωματιδίων παρουσίασε αρχικά δύο βασικές προκλήσεις. Για να λειτουργήσει το μοντέλο, τα κουάρκ χρειαζόταν να έχουν τιμές μισού ακέραιου σπιν (εγγενής γωνιακή ορμή), αλλά φαινόταν επίσης να παραβιάζουν την αρχή αποκλεισμού Pauli, η οποία ρυθμίζει τη συμπεριφορά όλων των σωματιδίων (που ονομάζονται φερμιόνια) με περιττό μισό ακέραιο σπιν. Σε πολλούς από τους συνδυασμούς βαρυονίων που βασίζονται σε κουάρκ, δύο ή και τρία πανομοιότυπα κουάρκ έπρεπε να τεθούν στην ίδια κβαντική κατάσταση, κάτι που απαγορευόταν από την αρχή του αποκλεισμού. Δεύτερον, τα κουάρκ φαινόταν να είναι ανθεκτικά στο διαχωρισμό από τα σωματίδια από τα οποία παράγονταν. Παρά το γεγονός ότι οι δυνάμεις
Τα κουάρκ που συγκρατούσαν ήταν ισχυρά, φαινόταν απίθανο να αντισταθούν στον βομβαρδισμό από δέσμες σωματιδίων υψηλής ενέργειας από επιταχυντές.
Η εισαγωγή της έννοιας του χρώματος, όπως διατυπώνεται στην κβαντική χρωμοδυναμική, λύνει αυτές τις ανησυχίες (QCD). Το χρώμα αντιπροσωπεύει μια ιδιότητα των κουάρκ που είναι η πηγή της ισχυρής δύναμης σε αυτή τη θεωρία των ισχυρών αλληλεπιδράσεων, της οποίας οι πρωτοποριακές ιδέες δημοσιεύτηκαν το 1973. Δεν έχει καμία σχέση με τα χρώματα της καθημερινής ζωής, αλλά αντιπροσωπεύει μια ιδιότητα των κουάρκ που είναι η πηγή της ισχυρής δύναμης. Στα κουάρκ εκχωρούνται τα χρώματα κόκκινο, πράσινο και μπλε, ενώ στα αντικουάρκ τα χρώματα αντι-κόκκινο, αντι-πράσινο και αντι-μπλε.
Χρήσεις του Κουάρκ
Τα κουάρκ είναι τα μόνα γνωστά στοιχειώδη σωματίδια με ηλεκτρικό φορτίο, μάζα, φορτίο χρώματος και γεύση και συμμετέχουν και στις τέσσερις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις της σύγχρονης φυσικής:ηλεκτρομαγνητισμός, βαρύτητα, ισχυρή αλληλεπίδραση και ασθενής αλληλεπίδραση.
Συμπέρασμα
Πάνω και κάτω, γοητεία και παράξενα, και πάνω και κάτω είναι τα τρία ζεύγη ποικιλίας κουάρκ. Τα κουάρκ φαίνεται να είναι πραγματικά στοιχειώδη σωματίδια, χωρίς ορατή δομή και την ικανότητα να διασπώνται σε μικρότερα.
Ένα κουάρκ είναι ένα από τα θεμελιώδη σωματίδια στη φυσική. Τα πρωτόνια και τα νετρόνια, για παράδειγμα, είναι συστατικά του πυρήνα των ατόμων και συνδυάζονται για να δημιουργήσουν αδρόνια. Η μελέτη των κουάρκ και των αλληλεπιδράσεών τους μεταξύ τους μέσω της ισχυρής δύναμης είναι γνωστή ως σωματιδιακή φυσική. Ο περιορισμός είναι μια ιδιότητα των κουάρκ, που σημαίνει ότι δεν παρατηρούνται ποτέ μόνα τους, αλλά πάντα σε συνδυασμό με άλλα κουάρκ.
