Kuarku

Nga Wikipedia, enciklopedia e lirë
Jump to navigation Jump to search


Një kuark ( /k w ɔːr k, k w ɑːr k / ) është një lloj grimce elementare dhe përbërës themelor i materies . Kuarkët kombinohen për të formuar grimca të përbëra të quajtura hadrone, më të qëndrueshmet prej të cilave janë protonet dhe neutronet, përbërësit e bërthamave atomike . [1] Për shkak të një dukurie të njohur si mbyllje e ngjyrave, kuarkat kurrë nuk vëzhgohen drejtpërdrejt ose gjenden në izolim; ato mund të gjenden vetëm brenda hadroneve, të cilat përfshijnë barione (siç janë protonet dhe neutronet) dhe mesonet . [2] [3] Për këtë arsye, shumë nga ato që dihen për kuarkët janë tërhequr nga vëzhgimet e hadroneve.

Kuarkët kanë veti të ndryshme të brendshme, përfshirë ngarkesën elektrike, masën, ngarkesën e ngjyrës dhe rrotullimin (spin) . Ato janë grimcat e vetme elementare në Modelin Standard të fizikës së grimcave që përjetojnë të katër bashkëveprimet themelore, të njohura edhe si forcat themelore ( elektromagnetizmi, gravitacioni, ndërveprimi i fortë dhe ndërveprimi i dobët ), si dhe grimcat e vetme të njohura ngarkesat elektrike të të cilave nuk janë shumëfisha të numrit të plotëngarkesës elementare .

Ekzistojnë gjashtë lloje, të njohura si shije, të kuarkeve: lart(up), poshtë(down), të çuditshme(strange), bukuri(charm), fund(bottom) dhe kulm(top) . [4] Kuarket lart e poshtë kanë masat më të ulëta të të gjithë kuarkëve. Kuarket më të rënda ndryshojnë me shpejtësi në kuarke lart dhe kuarke poshtë përmes një procesi të prishjes(decay) së grimcave : shndërrimi nga një gjendje në masë më të lartë në një gjendje në masë më të ulët. Për shkak të kësaj, kuarkat lart dhe poshtë janë përgjithësisht të qëndrueshëmit dhe më të zakonshmit në univers, ndërsa kuarkët e çuditshëm, sharmi, fundi dhe topi mund të prodhohen vetëm në përplasje me energji të lartë (siç janë ato që përfshijnë rrezet kozmike, yjet neutron dhe në përshpejtuesit e grimcave ). Për çdo aromë të kuarkut ekziston një lloj antitektrik përkatës, i njohur si antikuark, që ndryshon nga kuarki vetëm në atë që disa nga vetitë e tij (siç është ngarkesa elektrike) kanë madhësi të barabartë, por kah të kundërt .

Modeli i kuarkut u propozua në mënyrë të pavarur nga fizikantët Murray Gell-Mann dhe George Zweig në 1964. [5] Quarkët u prezantuan si pjesë e një skeme urdhërimi për hadronet, dhe kishte shumë pak prova për ekzistencën e tyre fizike deri në eksperimentet e thella të shpërndarjes joelastike në Qendrën e Përshpejtimit Linear të Stanford në 1968. [6] [7] Eksperimentet e përshpejtuesit kanë siguruar prova për të gjashtë shijet. Kuarku më i lartë (top), i observuar për herë të parë në Fermilab në 1995, ishte e fundit që u zbulua.

Klasifikimi[Redakto | Redakto nëpërmjet kodit]

A four-by-four table of particles. Columns are three generations of matter (fermions) and one of forces (bosons). In the first three columns, two rows contain quarks and two leptons. The top two rows' columns contain up (u) and down (d) quarks, charm (c) and strange (s) quarks, top (t) and bottom (b) quarks, and photon (γ) and gluon (g), respectively. The bottom two rows' columns contain electron neutrino (ν sub e) and electron (e), muon neutrino (ν sub μ) and muon (μ), and tau neutrino (ν sub τ) and tau (τ), and Z sup 0 and W sup ± weak force. Mass, charge, and spin are listed for each particle.
Gjashtë prej grimcave në Modelin Standard janë kuarke (treguar në vjollcë). Secila nga tre kolonat e para formon një gjeneratë të materies.

Modeli Standard është korniza teorike që përshkruan të gjitha grimcat elementare të njohura aktualisht. Ky model përmban gjashtë aroma të kuarkeve ( </br> q </br> ), I quajtur up ( </br> u </br> ), poshtë ( </br> d </br> ), e çuditshme ( </br> s </br> ), bukuri ( </br> c </br> ), fund ( </br> b </br> ), dhe në krye ( </br> t </br> ). [4] Antigrimcat e kuarkeve quhen antikuarke, dhe dallohen nga një shirit mbi simbolin për kuarkun përkatës, si p.sh. </br> u </br> për një antikuark të ngritur(up). Ashtu si me antimaterien në përgjithësi, antikuarët kanë të njëjtën masë, mesataren e jetës dhe rrotullojnë si kuarkët e tyre përkatës, por ngarkesa elektrike dhe ngarkesat e tjera kanë shenjën e kundërt. [8]

Kuarket janëgrimca me spin -1/2, duke nënkuptuar se janë fermione sipas teoremës statistikore të spinit. Ata i nënshtrohen parimit të përjashtimit të Paulit, i cili thotë se asnjë palë prej dy fermioneve identike nuk mund të zënë njëkohësisht të njëjtën gjendje kuantike . Kjo është në kontrast me bosonët (grimcat me rrotullim të plotë), nga të cilët çdo numër i bozoneve mund të jetë në të njëjtën gjendje. [9] Për dallim nga leptonët, kuarkët posedojnë ngarkesë me ngjyra, gjë që bën që ata të përfshihen në një ndërveprim të fortë . Tërheqja që rezulton midis kuarkeve të ndryshme shkakton formimin e grimcave të përbëra të njohura si hadrone (shiko " Ndërveprimi i fortë dhe ngarkesa me ngjyra " më poshtë).

Kuarkët që përcaktojnë numrin kuantik të hadroneve quhen kuarke të valencës ; Përveç këtyre, çdo Hadron mund të përmbajë një numër të pacaktuar të kuarkeve virtuale të "detit", antikuarkeve, dhe gluoneve, të cilat nuk ndikojnë në numrat e saj kuantike. [10] Ekzistojnë dy familje të hadroneve: barionet, me tre kuarke valencore, dhe mesonet, me një kuark të valencës dhe një antikuark. [11] Barionet më të zakonshëm janë protoni dhe neutroni, blloqet ndërtuese të bërthamës atomike . [12] Njihen një numër i madh i hadronëve, shumica e tyre diferencohen nga përmbajtja e tyre e kuarkeve dhe tiparet që këto kuarke përbërëse u japin. Ekzistenca e hadroneve "ekzotike" me më shumë kuarke valente, siç janë tetrakuarket ( </br> q </br> </br> q </br> </br> q </br> </br> q </br> ) dhe pentakuarket ( </br> q </br> </br> q </br> </br> q </br> </br> q </br> </br> q </br> ), u hamendësua që nga fillimet e modelit të kuarkut [13] por nuk u zbulua deri në fillim të shekullit të 21-të. [14] [15] [16]

Fermionet elementare janë grupuar në tre gjenerata, secila prej tyre përbëhet nga dy leptone dhe dy kuarke. Gjenerata e parë përfshin kuarke lart e poshtë, e dyta kuarke të çuditshme dhe sharm, dhe e treta kuark të poshtëm dhe të lartë. Të gjitha kërkimet për një gjeneratë të katërt të kuarkeve dhe fermioneve të tjerë elementarë kanë dështuar, [17] [18] dhe ka prova të forta indirekte që ekzistojnë jo më shumë se tre gjenerata. [19] [20] [21] Grimcat në gjeneratat më të larta në përgjithësi kanë masë më të madhe dhe më pak stabilitet, duke bërë që ato të shkaterrohen në grimca të gjeneratave të ulta me anë të ndërveprimeve të dobëta . Vetëm kuarket e gjeneratës së parë (lart dhe poshtë) gjinden zakonisht në natyrë. Kuarkat më të rëndë mund të krijohen vetëm në përplasje me energji të lartë (si në ato që përfshijnë rrezet kozmike ), dhe shkatërrohen shpejt; megjithatë, ata mendohet se kanë qenë të pranishëm gjatë fraksioneve të para të sekondës pas Big Bangut, kur universi ishte në një fazë jashtëzakonisht të nxehtë dhe të dendur ( epoka e kuarkut ). Studimet për kuarket më të rënda kryhen në kushte të krijuara artificialisht, siç janë në nxituesit e grimcave . [22]

Duke pasur ngarkesë elektrike, masë, ngarkesë ngjyre dhe aromë, kuarkët janë e vetmja grimcë elementare e njohur që përfshihen në të katër bashkëveprimet themelore të fizikës bashkëkohore: elektromagnetizmi, gravitacioni, ndërveprimi i fortë dhe ndërveprimi i dobët. [12] Gravitacioni është shumë i dobët për të qenë i rëndësishëm për ndërveprimet e grimcave individuale, përveç në ekstreme të energjisë ( energjia e Planck ) dhe shkallët në distancë të ulët ( distanca e Planck ). Sidoqoftë, pasi që nuk ekziston një teori kuantike e suksesshme e gravitetit, graviteti nuk përshkruhet nga Modeli Standard.

Bashkëveprimi i dobët[Redakto | Redakto nëpërmjet kodit]

Three balls "u", "c", and "t" noted "up-type quarks" stand above three balls "d", "s", "b" noted "down-type quark". The "u", "c", and "t" balls are vertically aligned with the "d", "s", and b" balls respectively. Colored lines connect the "up-type" and "down-type" quarks, with the darkness of the color indicating the strength of the weak interaction between the two; The lines "d" to "u", "c" to "s", and "t" to "b" are dark; The lines "c" to "d" and "s" to "u" are grayish; and the lines "b" to "u", "b" to "c", "t" to "d", and "t" to "s" are almost white.
Pikat e forta të ndërveprimeve të dobëta midis gjashtë kuarkave. "Intensitetet" e linjave përcaktohen nga elementët e matricës CKM .

Ndërveprim i fortë dhe ngarkesa me ngjyra[Redakto | Redakto nëpërmjet kodit]

A green and a magenta ("antigreen") arrow canceling out each other out white, representing a meson; a red, a green, and a blue arrow canceling out to white, representing a baryon; a yellow ("antiblue"), a magenta, and a cyan ("antired") arrow canceling out to white, representing an antibaryon.
Të gjitha llojet e hadroneve kanë zero ngarkesë totale të ngjyrave.

Masa[Redakto | Redakto nëpërmjet kodit]

Masat aktuale të kuarkut për të gjashtë shijet në krahasim, si topa me vëllime proporcionale. Protone (gri) dhe elektrone (e kuqja) tregohen në këndin e poshtëm të majtë për shkallë
Karakteristikat e aromës së kuarcit [23]
grimca Masa ( MeV / <i id="mwAt8">c</i> <sup id="mwAuA">2</sup> ) * J B Q ( e ) I 3 C S T B ' antigrimca
emri simboli emër simbol
Brezi i parë
lart </br> u </br> 2.3± 0.7   ±   0.5 + + + 0 0 0 0 antiup </br> u </br>
poshtë </br> d </br> 4.8± 0.5   ±   0.3 + - - 0 0 0 0 antidown </br> d </br>
Brezi i dytë
bukuri </br> c </br> 1275± 25 + + 0 +1 0 0 0 anticharm </br> c </br>
i çuditshëm </br> s </br> 95± 5 + - 0 0 -1 0 0 antistrange </br> s </br>
Brezi i tretë
më i lartë </br> t </br> 173210 ± 510   ±   710 + + 0 0 0 +1 0 antitop </br> t </br>
fund </br> b </br> 4180± 30 + - 0 0 0 0 -1 antibottom </br> b </br>

Referencat[Redakto | Redakto nëpërmjet kodit]

  1. ^ "Quark (subatomic particle)". Marrë më 2008-06-29. Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
  2. ^ R. Nave. "Confinement of Quarks". HyperPhysics. Georgia State University, Department of Physics and Astronomy. Marrë më 2008-06-29. Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
  3. ^ R. Nave. "Bag Model of Quark Confinement". HyperPhysics. Georgia State University, Department of Physics and Astronomy. Marrë më 2008-06-29. Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
  4. ^ a b R. Nave. "Quarks". HyperPhysics. Georgia State University, Department of Physics and Astronomy. Marrë më 2008-06-29. Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
  5. ^ B. Carithers; P. Grannis (1995). "Discovery of the Top Quark" (PDF). Beam Line. 25 (3): 4–16. Marrë më 2008-09-23. Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
  6. ^ E. D. Bloom; etj. (1969). "High-Energy Inelastic ep Scattering at 6° and 10°". Physical Review Letters. 23 (16): 930–934. :1969PhRvL..23..930B. doi:10.1103/PhysRevLett.23.930. Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
  7. ^ M. Breidenbach; etj. (1969). "Observed Behavior of Highly Inelastic Electron–Proton Scattering". Physical Review Letters. 23 (16): 935–939. :1969PhRvL..23..935B. doi:10.1103/PhysRevLett.23.935. Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
  8. ^ S. S. M. Wong (1998). Introductory Nuclear Physics (bot. 2nd)). Wiley Interscience. f. 30. ISBN 978-0-471-23973-4. Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
  9. ^ K. A. Peacock (2008). The Quantum Revolution. Greenwood Publishing Group. f. 125. ISBN 978-0-313-33448-1. Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
  10. ^ B. Povh; C. Scholz; K. Rith; F. Zetsche (2008). Particles and Nuclei. Springer. f. 98. ISBN 978-3-540-79367-0. Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
  11. ^ Section 6.1. in P. C. W. Davies (1979). The Forces of Nature. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-22523-6. Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
  12. ^ a b M. Munowitz (2005). Knowing. Oxford University Press. f. 35. ISBN 978-0-19-516737-5. Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
  13. ^ W.-M. Yao; etj. (2006). "Review of Particle Physics: Pentaquark Update" (PDF). Journal of Physics G. 33 (1): 1–1232. :astro-ph/0601168. :2006JPhG...33....1Y. doi:10.1088/0954-3899/33/1/001. Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
  14. ^ S.-K. Choi; etj. (2008). "Observation of a Resonance-like Structure in the Stampa:Subatomic particleΨ′ Mass Distribution in Exclusive B→KStampa:Subatomic particleΨ′ decays". Physical Review Letters. 100 (14): 142001. :0708.1790. :2008PhRvL.100n2001C. doi:10.1103/PhysRevLett.100.142001.  18518023. Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
  15. ^ R. Aaij; etj. (2014). "Observation of the Resonant Character of the Z(4430) State". Physical Review Letters. 112 (22): 222002. :1404.1903. :2014PhRvL.112v2002A. doi:10.1103/PhysRevLett.112.222002.  24949760. Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
  16. ^ R. Aaij; etj. (2015). "Observation of J/ψp Resonances Consistent with Pentaquark States in Λ0b→J/ψKp Decays". Physical Review Letters. 115 (7): 072001. :1507.03414. :2015PhRvL.115g2001A. doi:10.1103/PhysRevLett.115.072001.  26317714. Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
  17. ^ C. Amsler; etj. (2008). "Review of Particle Physics: b′ (4th Generation) Quarks, Searches for" (PDF). Physics Letters B. 667 (1): 1–1340. :2008PhLB..667....1A. doi:10.1016/j.physletb.2008.07.018. Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
  18. ^ C. Amsler; etj. (2008). "Review of Particle Physics: t′ (4th Generation) Quarks, Searches for" (PDF). Physics Letters B. 667 (1): 1–1340. :2008PhLB..667....1A. doi:10.1016/j.physletb.2008.07.018. Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
  19. ^ D. Decamp; etj. (1989). "Determination of the Number of Light Neutrino Species" (PDF). Physics Letters B. 231 (4): 519. :1989PhLB..231..519D. doi:10.1016/0370-2693(89)90704-1. Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
  20. ^ A. Fisher (1991). "Searching for the Beginning of Time: Cosmic Connection". Popular Science. 238 (4): 70. Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
  21. ^ J. D. Barrow (1997) [1994]. "The Singularity and Other Problems". The Origin of the Universe (bot. Reprint)). Basic Books. ISBN 978-0-465-05314-8. Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
  22. ^ D. H. Perkins (2003). Particle Astrophysics. Oxford University Press. f. 4. ISBN 978-0-19-850952-3. Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)
  23. ^ K. A. Olive; etj. (2014). "Review of Particle Physics". Chinese Physics C. 38 (9): 090001. :2014ChPhC..38i0001O. doi:10.1088/1674-1137/38/9/090001. Mungon ose është bosh parametri |language= (Ndihmë!)

Leximi më tej[Redakto | Redakto nëpërmjet kodit]