Wir erklären, was Quarks sind, wie sie entdeckt wurden und was das Quark-Modell ist. Auch andere subatomare Teilchen.
Quarks sind Teilchen, die kleiner sind als Neutronen und Protonen.Was sind Quarks?
Die Quarks oder Quarks sind eine Art von subatomares Teilchen elementar, das in die Kategorie von . fällt Fermionen, und deren starke Wechselwirkungen die Angelegenheit von Atomkernen. Sein Name stammt aus dem Roman Finnegans Wake vom irischen Autor James Joyce.
Die Quarks sind deren Teilchen Protonen Ja Neutronen sie werden hergestellt, ebenso wie andere Arten von winzigen Teilchen, die Hadronen genannt werden.
Diese Begriffe können verwirrend sein, aber man muss sie nicht auf so technischem Niveau verstehen, um zu wissen, was ein Quark ist: die kleinsten Teilchen im Quark. Angelegenheit, die frei mit den vier elementaren physikalischen Kräften interagieren: Erdanziehungskraft, elektromagnetische Kraft, starke Kernkraft und schwache Kernkraft.
Quarks sind neben Leptonen die Bausteine der Materie. So wie es Materie gibt und Antimaterie, es gibt auch Quarks und Antiquarks.
Darüber hinaus gibt es sechs Arten oder „Geschmacksrichtungen“ von Quark. So können alle Mesonen und Baryonen der Materie, also mehr als 200 verschiedene subatomare Teilchen, durch die Kombination von drei verschiedenen Quarks (oder Antiquarks) (Baryonen) oder einem Quark-Antiquark (Mesonen), die durch starke Wechselwirkungen verbunden sind, aufgebaut werden. .
Entdeckung von Quarks
Jahrzehntelang ging man davon aus, dass Protonen, Neutronen und Elektronen sie waren die fundamentalen Teilchen der Materie, das heißt, nichts konnte kleiner als sie existieren.
Das Studium der sogenannten Nukleonen (Neutronen und Protonen, Bewohner des Kerns der Atom). Die Quarks kamen, um diese Frage zu beantworten.
Gleichzeitig wurden sie 1964 von Murray Gell-Mann und George Zweig vorgeschlagen, wenn auch völlig unabhängig. Diese Wissenschaftler beobachteten, dass Quarks aufgrund der Natur der starken Wechselwirkung zwischen Teilchen im Atomkern existieren müssen.
Darüber hinaus waren viele seiner Eigenschaften unerklärlich, es sei denn, es gab Strukturen intern im Inneren Protonen und Neutronen. Somit ist die Existenz von drei kleineren Teilchen, genanntQuorks (anschließendQuarks, obwohl Zweig ursprünglich den Namen vorschlugAsse oder "Asse"), die a . haben würdenelektrische Ladung 1/3 und 2/3 Last.
Diese Hypothese wurde experimentell in SLAC getestet (Stanford Linear Accelerator Center oder "Stanford Center for Linear Accelerator" in späteren Jahren. Aber das Experiment zeigte, dass es nicht drei, sondern sechs Teilchen gab, die Protonen und Neutronen bilden konnten. Für diese Entdeckung erhielten Taylor, Kendall und Friedman 1990 den Nobelpreis für Physik.
Quark-Modell
Jede Quarkart hat spezifische Eigenschaften.Innerhalb des Standardmodells der Materie, mit dem wir heute umgehen, nehmen Quarks den einfachsten Platz in der Materie ein.
Abhängig von der Art der Quarks, die wir kombinieren, können wir verschiedene Arten von Teilchen erhalten, gemäß der Hadronen-Klassifikationsregel (dem sogenannten „Quark-Modell“), die sechs verschiedene Arten von Quarks (oder Aromen, "Aromen"), jeder mit einer "Quantenzahl" versehen, die seine elektrische Ladung definiert:
- Über (hoch). Ausgestattet mit einem Isospin +1/2 als Quantenzahl.
- Unter (Nieder). Ausgestattet mit einem Isospin -1/2 als Quantenzahl.
- Charme (Charme). Ausgestattet mit einem Zauber +1 als Quantenzahl.
- Komisch (komisch). Ausgestattet mit einer Seltsamkeit -1 als Quantenzahl.
- Halt (oben) oder Wahrheit (Wahrheit). Ausgestattet mit einer Überlegenheit (topness) +1.
- Unterseite (Unterseite) oder Schönheit (Schönheit). Ausgestattet mit einer Minderwertigkeit (Bodenständigkeit) -1.
All dies mag sehr seltsam aussehen und wie aus einem Videospiel erscheinen, aber es macht innerhalb des Quark-Modells Sinn, wenn wir denken, dass diese winzigen Partikel in Tripletts oder Triaden zusammenkommen, um verschiedene Arten von größeren subatomaren Partikeln zu bilden.
Wenn die Summe ihrer Ladungen ganze Zahlen ergibt, bilden sie Hadronen.
Hinzu kommt jedoch, dass Quarks drei weitere Ladungsarten haben können, nämlich die „Farbe“. Es geht jedoch nicht wirklich um die Farbe, aber so nannten die Wissenschaftler diese Eigenschaft, eine Art Affinität, die für die starke Anziehungskraft des Kerns verantwortlich ist (durch ein weiteres Teilchen namens „Gluonen“).
Diese Farben können blau, grün oder rot sein und unterscheiden beispielsweise Neutronen und Protonen von Elektronen (Lepton-artige Teilchen), da diese nicht aus Quarks bestehen und nicht die starke Kernwechselwirkung spüren, sondern die schwache .
Nach diesem Modell sind die fundamentalen Teilchen der Materie Quarks und Leptonen.
Andere subatomare Teilchen
Andere Arten von subatomaren Teilchen sind:
- Fermionen. Zusammen mit Bosonen sind sie die fundamentalen Teilchen der Materie, die sich durch einen halbzahligen Spin oder Drehimpuls (1/2, 3/2 usw.) auszeichnen. Es gibt nur zwei Arten von Fermionen: Quarks und Leptonen.
- Leptonen Sie sind eine Art Fermion, ausgestattet mit ½ Spin (entweder + oder -) und das im Gegensatz zu Quarks keine starke Kernwechselwirkung von Materie erfährt. Es gibt sechs Arten von Leptonen: Elektronen, Myonen, Taus, Elektron-Neutrinos, Myon-Neutrinos und Tau-Neutrinos. Die ersten drei haben eine elektrische Ladung von +1 oder -1 und die restlichen haben eine Ladung von 0.
- Bosonen. Zusammen mit Fermionen sind sie die fundamentalen Teilchen der Materie, die sich durch einen ganzzahligen Spin (0, 1, 2 usw.) auszeichnen und nicht dem Pauli-Ausschlussprinzip entsprechen. Beispiele für Bosonen sind Photonen, Gluonen oder Gravitonen, also Teilchen mit bekannten Kräften.
- Mesonen. Sie sind Bosonen, also Hadronen mit ganzzahligem Spin 0 oder 1, die auf die starke Kernwechselwirkung reagieren, sie bestehen also aus Quarks, entsprechend dem Quark-Antiquark-Zustand.
- Baryonen Sie bestehen aus drei Quarks und ihre repräsentativsten Beispiele sind das Neutron und das Proton, obwohl es auch andere Arten gibt, die extrem instabil sind.