کوارک چیست؟ - فروش فیلتر کارتریج

کوارک

مدل استاندارد فیزیک ذرات
ترکیب	ذره ابتدایی
نسل	اول، دوم و سوم
نیروهای تعاملی	ضعیف ، قوی ، نیروی الکترومغناطیسی و نیروی گرانشی
سمبل	q
پاد ذره	آنتی کوارک ( ${\bar {q}}$ )
عنکبوت	½

کوارک ها ذرات بنیادی هستند ، ذرات زیراتمی که بلوک های سازنده هادرون ها را تشکیل می دهند .

توضیحات [ ویرایش | ویرایش متن منبع ]

شش نوع کوارک وجود دارد که به آنها طعم نیز می‌گویند : یک جفت برای هر « نسل » ذرات بنیادی. این سه جفت با نام های انگلیسی بالا و پایین نامیده می شوند . جذابیت و عجیب ; بالا و پایین ( به ترتیب حقیقت و زیبایی نیز نامیده می شود ). (انگلیسی: بالا، پایین، توور، عجیب، بالا، پایین.) کوارک بالا، طلسم و بالا دارای بار الکتریکی 2/3 بار اولیه هستند ، کوارک پایین، عجیب و پایین دارای بار الکتریکی – 1/ هستند. 3. برای هر کوارک، یک آنتی کوارک به عنوان یک پاد ذره وجود دارد که بار مخالف دارد. کوارک ها ½ ± اسپین دارند و بنابراین فرمیون هستند . وجود کوارک ها در سال 1964 توسط فیزیکدان موری گل مان پیش بینی شد که برای آن در سال 1969 جایزه نوبل را دریافت کرد. بر اساس یک مدل نظری پیشنهاد شده توسط جوگش پتی و عبدالسلام ، کوارک ها از ذره ای حتی کوچکتر ساخته می شوند: پریون . با این حال، هیچ مدرک تجربی برای این مورد هنوز یافت نشده است.

جلوگیری از [ ویرایش | ویرایش متن منبع ]

هر روز، ماده معمولی از سبک ترین کوارک ها، بالا و پایین تشکیل شده است . دومین کوارک سبک – جذابیت و عجیب – نیز در ذرات پرتو کیهانی وجود دارد . کوارک های بالا و پایین فقط در شرایط شدید رخ می دهند: در شتاب دهنده های ذرات و در انفجار بزرگ . آنها انرژی بسیار بیشتری نسبت به بالا و پایین دارند ( سنگین تر هستند ) .

کوارک ها هرگز به صورت جداگانه مشاهده نشده اند، بلکه فقط در ذرات مرکب مشاهده شده اند. آزمایش‌ها در شتاب‌دهنده‌های ذرات نشانه‌هایی برای وجود کوارک‌ها ارائه می‌کنند. کوارک ها بلوک های سازنده ذراتی به نام هادرون هستند. مزون از یک کوارک و یک آنتی کوارک تشکیل شده است . یک باریون از سه کوارک یا سه آنتی کوارک تشکیل شده است.

پروتون ها از یک کوارک پایین و دو کوارک بالا تشکیل شده اند. سپس کل شارژ به +1 شارژ اولیه می رسد.
نوترون ها از دو کوارک پایین و یک کوارک بالا تشکیل شده اند که بار کلی آن 0 است. این باعث خنثی شدن آنها می شود.

کوارک ها توسط گلوئون ها (از چسب انگلیسی ، “چسب”) در کنار هم نگه داشته می شوند. فرض بر این است که نیروی جاذبه بین کوارک ها با افزایش فاصله بین آنها افزایش می یابد (مانند فنر).

در نظریه کوارک نیز ذرات متشکل از سه آپکوارک وجود دارند. از آنجایی که کوارک ها فرمیون هستند ، این اصل حذف پائولی را نقض می کند (سه فرمیون در یک حالت نمی توانند وجود داشته باشند). برای غلبه بر این، مفهوم شارژ رنگ معرفی شده است. با این حال، این هیچ ارتباطی با رنگ ندارد که ما آن را در زندگی روزمره می شناسیم. سه رنگ قرمز، سبز و آبی هستند. آنتی کوارک ها دارای شارژ ضد رنگ (ضد قرمز، ضد آبی، ضد سبز) هستند. گلوئون‌ها می‌توانند بار رنگی را انتقال دهند، که به آنها اجازه می‌دهد ویژگی کوارک را تغییر دهند.

ذرات ساخته شده از کوارک ها باید خنثی رنگ باشند. هیچ ذره‌ای متشکل از کوارک‌ها نشان داده نشده است که خنثی رنگ نباشند. رنگ خنثی به این معنی است که یک ذره بار رنگی خالص ندارد. به عنوان مثال، سه رنگ قرمز، سبز و آبی با هم رنگ خنثی هستند. یک رنگ و ضد رنگ مربوط به آن با هم خنثی رنگ هستند. این نشان می دهد که یک کوارک هرگز نمی تواند به تنهایی وجود داشته باشد، زیرا یک کوارک منفرد هرگز نمی تواند رنگ خنثی باشد. مزون ها و باریون های فوق دارای رنگ خنثی هستند (به ترتیب رنگ+ضد رنگ و سه رنگ).

تئوری رنگ اساساً نظری دارد و هرگز مشاهده نشده است (به هر حال، همه ذرات قابل مشاهده خنثی رنگ هستند). توجیه این نظریه این است که یک مدل ثابت از ذرات هسته ای ایجاد می کند.

در سال 2003، دانشمندان کشف احتمالی نوع جدیدی از ذره را گزارش کردند: پنتا کوارک ، متشکل از چهار کوارک و یک آنتی کوارک. جامعه فیزیک ذرات به طور کلی در سال 2006 وجود آنها را چندان محتمل ندانست و در سال 2008 اکثراً معتقد بودند که هیچ مدرکی برای وجود پنتاکوارک های گزارش شده وجود ندارد.

پنتا کوارک در سال 2015 در طی آزمایشاتی با برخورد دهنده بزرگ هادرون پیدا شد. این شامل ترکیبی از دو کوارک بالا، یک کوارک پایین، یک کوارک جذاب و یک کوارک ضد جذابیت بود. تعیین با قطعیت آماری 15σ انجام شد.

مدل ها [ ویرایش | ویرایش متن منبع ]

نیرویی که کوارک ها را در ذره مرکب کنار هم نگه می دارد، نیروی هسته ای قوی نامیده می شود . کوارک ها ذرات حامل نیرو را با یکدیگر مبادله می کنند. ذرات حامل نیرو ، پس از کلمه انگلیسی “چسب”، گلوئون نامیده می شوند. هر چه دو کوارک از هم دورتر باشند، انرژی بیشتری در این میدان نیرو وجود دارد. در نتیجه، یک کوارک هرگز به تنهایی رخ نمی دهد، زیرا وقتی کوارک ها از هم جدا می شوند، انرژی زیادی دارند که این انرژی به جرم تبدیل می شود و دو کوارک دیگر تشکیل می شود. بنابراین مزون ها دوباره تشکیل می شوند و هنوز کوارک سست وجود ندارد.

کوارک ها و گلوئون ها بخشی از نظریه نیروی هسته ای قوی هستند: کرومودینامیک کوانتومی (کرومو به معنای رنگ). این نظریه از دهه 1960 و 1970 بخشی از مدل استاندارد فیزیک ذرات است .

نیروی هسته ای قوی آنقدر قوی است که در خارج از ذره مرکب نیز قابل مشاهده است. این به اصطلاح نیروی هسته ای باقیمانده است . این نیرویی است که تضمین می‌کند که پروتون‌ها در هسته اتم علی‌رغم نیروی دافعه‌شان (به دلیل بار الکتریکی) در کنار هم باقی بمانند.

خواص

شارژ الکتریکی

کوارک ها بسته به نوع، بار الکتریکی کسری 1/3- یا 2/3 بار اولیه دارند . کوارک های بالا، افسون و بالا (کوارک های نوع بالا) دارای بار 2/3 هستند، در حالی که کوارک های پایین، عجیب و پایین (کوارک های نوع پایین) دارای بار 1/3- هستند. آنتی کوارک ها دارای بار مخالف با همتایان مربوطه خود هستند. از آنجایی که بار الکتریکی یک هادرون مجموع بارهای کوارک هایی است که آن را تشکیل می دهند، مقدار بار همه هادرون ها یک عدد صحیح است: ترکیب سه کوارک ( باریون )، سه آنتی کوارک (آنتی باریون)، یا یک کوارک. و یک آنتی کوارک ( مزون ها ) همیشه منجر به باری به شکل یک عدد صحیح می شود.

جدول خواص

در اینجا جدولی با تمام کوارک های شناخته شده وجود دارد. به هر حال، هر کوارک دارای سه نوع (سه رنگ) است که همیشه در یکدیگر ادغام می شوند: گلوئون ها بار رنگی را از یک کوارک به کوارک دیگر حمل می کنند. هر نوع یک ضد ذره نیز دارد. برای خواص بیشتر کوارک ها، لیست فرمیون های ابتدایی را ببینید .

نسل	ایزوسپین ضعیف	طعم	نام	سمبل	شارژ ( e )	جرم
1	+ ½	I _z =+ ½	upquark	شما	+2/3	≈ 2.3 MeV/c ²
1	– ½	I _z = – ½	داون کوارک	د	-1/3	≈ 4.8 MeV/c ²
2	+ ½	C=1	جذابیت	ج	+2/3	≈ 1.275 GeV/c ²
2	– ½	S=−1	کوارک عجیب	س	-1/3	≈ 95 MeV/c ²
3	+ ½	T=1	توپ کوارک	تی	+2/3	≈ 173.07 GeV/c ²
3	– ½	B′=-1	پایین کوارک	ب	-1/3	≈ 4.18 GeV/c ²

علاوه بر کوارک ها، ذرات بنیادی (تقسیم ناپذیر) دیگری نیز وجود دارند: لپتون ها و بوزون های انتقال دهنده نیرو .

ریشه و تلفظ کلمه کوارک

زمانی که گل مان کلمه کوارک را در سال 1963 ابداع کرد ، تلفظی در ذهن داشت، اما هنوز نمی دانست چگونه این کلمه را هجی کند. تا آنجایی که به او مربوط می شد، ممکن بود کار هم بوده باشد . بعداً هنگام بازخوانی قسمتی از رمان بیدار فینیگان نوشته جیمز جویس ، نویسنده ایرلندی ، با کلمه کوارک در آن قسمت برخورد کرد.

– سه کوارک برای موستر مارک!
مطمئناً او زیاد پارس نکرده است

و مطمئناً هر کسی که داشته باشد، همه چیز در کنار علامت است.

کلمه کوارک به وضوح توسط نویسنده در نظر گرفته شده بود که با مارک و بارک هم قافیه باشد ، که با تلفظ مورد نظر گل-مان مطابقت نداشت. او برای توجیه انتخاب خود بیان می‌کند که این جمله احتمالاً برای آقای مارک به معنای سه لیوان است ، زیرا اغلب قسمت‌هایی در کتاب وجود دارد که در آن نوشیدنی سفارش داده می‌شود. تلفظ کلمه کوارت نزدیک به صدای کوارک مورد نظر ژل مان است . این واقعیت که سه کوارک وجود دارد نیز راحت بود، زیرا باریون ها از سه کوارک تشکیل شده اند.