Kwark: Różnice pomiędzy wersjami

[wersja przejrzana][wersja przejrzana]
Usunięta treść Dodana treść
Nie podano opisu zmian
Nie podano opisu zmian
Linia 10:
[[Hipoteza|Hipotezę]] istnienia kwarków jako elementarnych składników materii wysunęli niezależnie od siebie [[Murray Gell-Mann|Gell-Mann]] i [[George Zweig|G. Zweig]] w [[1964]] roku. Nazwę zaproponował [[Murray Gell-Mann|Gell-Mann]]. Słowo "quark" wyczytał on w zdaniu "Three quarks for Muster Mark!" w powieści ''[[Finneganów tren|Finnegans Wake]]'' autorstwa [[James Joyce|Jamesa Joyce'a]]. Zdanie to wzięło się ze zniekształconego okrzyku "Drei Mark für muster Quark!" (niem. "Trzy marki za znakomity [[twaróg]]!"), który James Joyce usłyszał na targu. W cytacie była mowa o trzech "kwarkach" – a to właśnie istnienie trzech cząstek: ''[[kwark górny|u]]'', ''[[kwark dolny|d]]'' i ''[[kwark dziwny|s]]'' oraz ich antycząstek: ''<u style="text-decoration:overline">u</u>'', ''<u style="text-decoration:overline">d</u>'' i ''<u style="text-decoration:overline">s</u>'' początkowo postulowali.
 
Szansa na potwierdzenie istnienia kwarków pojawiła się w 1968 podczas eksperymentów z głęboko nieelastycznym rozpraszaniem elektronów<ref>[http://www.physics.ox.ac.uk/documents/PUS/dis/SLAC.htm Stanford Linear Accelerator Center]</ref> w [[Stanford Linear Accelerator Center|SLAC]]. Przy mniejszych energiach elektrony odbijały się od protonu tak, jakby był on jednorodną elastyczną kulką. Przy wzroście energii zderzeń, gdy pęd elektronów zwiększano na tyle, że długość [[Fale materii|fali materii]] tych elektronów stała się mniejsza od rozmiarów protonu, elektrony zaczęły rozpraszać się w taki sposób, jakby zderzały się z punktowymi obiektami wewnątrz protonu<ref>tzn. miały określoną energię i poruszały się pod określonymi kątami do pierwotnego kierunku</ref>. Gdyby ładunek wewnątrz protonu był rozłożony równomiernie, elektrony powinny rozpraszać się pod niewielkimi kątami. Eksperyment natomiast ujawnił nadspodziewanie dużo rozproszeń pod dużymi kątami<ref>Zagadnienie niesprężystości tych zderzeń dla omawianego zjawiska jest problemem wtórnym i nieistotnym. Doświadczenie nazwano głęboko nieelastycznym oddziaływaniem elektron-proton z tego powodu, że przy tak dużych energiach zderzenia, część energii kinetycznej jest zużywana na kreację nowych cząstek</ref><ref>[http://www.physics.ox.ac.uk/documents/PUS/dis/DIS.htm Rozpraszanie głęboko niesprężyste, Stanford Linear Accelerator Center]</ref>. Jest to efekt [[analogia|analogiczny]], (niezgodność kąta rozpraszania z oczekiwaniami) jak obserwowany 50 lat wcześniej w [[Eksperyment Rutherforda|doświadczeniu Rutherforda]].
 
Siła oddziaływania między kwarkami dąży do nieskończoności dla odległości rzędu 1 [[Femtometr|fm]], czyli rozmiaru protonu, dlatego [[hadrony]] bombardowane coraz większymi energiami w żargonie są coraz twardsze (kąt rozproszenia niewiele się zmienia)<ref>Connection of elastomagnetic nucleon form factors at large Q2 and deep inelastic structure near threshold; SLAC-PUB-699 December 1969</ref>.
Linia 20:
Wraz z rozwojem wiedzy na temat kwarków zaistniała potrzeba dodatkowej parametryzacji. Kwarki zostały podzielone na trzy rodziny (generacje).
Oprócz tego, stosuje się również inny podział kwarków, na dwie grupy, są to '''kwarki lekkie''': [[kwark górny|u]], [[kwark dolny|d]] i [[kwark dziwny|s]] i '''kwarki ciężkie''': [[kwark powabny|c]], [[kwark b|b]] i [[kwark t|t]].
 
Za potwierdzenie doświadczalne istnienia kwarków uhonorowano w 1990 roku [[Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki|Nagrodą Nobla w dziedzinie fizyki]]: H.W. Kendalla, J.I. Friedmana i R.E. Taylora.
 
== Właściwości kwarków ==
Linia 110 ⟶ 112:
|}
<small>Zapachu B kwarka spodniego ''b'' (aby uniknąć kolizji oznaczeń, w tabeli oznaczono B*) nie należy utożsamiać z [[liczba barionowa|liczbą barionową]] B.</small>
 
[[Plik:Quark structure proton.svg|thumb|Struktura protonu zbudowanego z trzech kwarków: dwóch [[kwark górny|kwarków górnych]] "u" i jednego [[kwark dolny|kwarka dolnego]] "d" (układ uud), związanych [[oddziaływanie silne|silnym oddziaływaniem]] przenoszonym przez [[gluon]]y.]]
[[Plik:Quark masses as balls.svg|thumb|Porównanie mas 6 kwarków. Dla porównania po lewej przedstawiono proton i elektron (czerwony punkt)]]
 
=== Spin ===
Linia 121 ⟶ 125:
=== Masa ===
W związku z faktem uwięzienia kwarków, definicja ich [[masa (fizyka)|masy]] jest obarczona pewną dowolnością. Dla kwarków definiuje się więc dwa rodzaje [[masa (fizyka)|masy]]. Pierwsza z nich to tzw. [[masa konstytuentna]] ''M'', wyznaczona na podstawie faktu, iż masa [[proton]]u jest niemal taka sama jak masa [[neutron]]u. Zdefiniowano więc masę konstytuentną lekkich kwarków <math>m_u\simeq m_d\simeq \frac{m_N}{3}</math>, gdzie jako <math>\frac{m_N}{3}</math> oznaczono jedną trzecią część masy [[Nukleony|nukleonu]] (czyli [[proton]]u lub [[neutron]]u). Masy konstytuentne są wartościami szacunkowymi, nie można ich wyznaczyć na drodze bezpośrednich pomiarów. Ponieważ w wysokoenergetycznych zderzeniach cząstek zbudowanych z kwarków możliwe jest oddzielenie kwarków od otaczającej je chmury [[gluon]]ów, wprowadzono drugi rodzaj masy. W wysokoenergetycznych oddziaływaniach [[Hadrony|hadronów]] należy więc brać pod uwagę tzw. ''[[masa prądowa|masy prądowe]]'' ''m'' (ang. ''current mass'') nazywane także ''[[masa prądowa|masami gołymi]]''. Wartości mas prądowych są mniejsze od wartości mas konstytuentnych.
 
Stosunek masy dwóch najlżejszych kwarków u i d wynosi ok 0.56 natomiast stosunek masy kwarka s do masy kwarka d wynosi ok 20.1
 
: <math>\frac{m_u}{m_d}=0,56\qquad{\rm y}\qquad\frac{m_s}{m_d}=20,1.</math>
 
=== Izospin ===