Kwark: Różnice pomiędzy wersjami
[wersja przejrzana] | [wersja przejrzana] |
Usunięta treść Dodana treść
m Upraszczam {{cytuj stronę}} do {{cytuj}} |
m Wycofano edycję użytkownika 195.191.163.85 (dyskusja). Autor przywróconej wersji to Beno. Znacznik: Wycofanie zmian |
||
(Nie pokazano 17 wersji utworzonych przez 16 użytkowników) | |||
Linia 1:
'''Kwark''' – [[cząstka elementarna]]<ref>{{Encyklopedia PWN | tytuł = Kwarki | id = 3929590 | data dostępu = 2021-07-22}}</ref>, [[fermiony|fermion]] mający [[ładunek kolorowy]] (czyli podlegający [[oddziaływanie silne|oddziaływaniom silnym]]). Według obecnej wiedzy [[cząstka elementarna|cząstki elementarne]] będące składnikami [[materia (fizyka)|materii]] można podzielić na dwie grupy. Pierwszą grupę stanowią kwarki, drugą grupą są [[Lepton (mechanika kwantowa)|leptony]]. Każda z tych grup zawiera po sześć cząstek oraz ich [[Antymateria|antycząstki]], istnieje więc sześć rodzajów kwarków oraz sześć rodzajów [[antykwark]]ów.
Za symbol kwarka przyjmuje się literę <math>q.</math> Każdemu kwarkowi odpowiada jego antycząstka, antykwark, oznaczany symbolem <math>\overline{q}.</math> Według dzisiejszego stanu wiedzy kwarki są niepodzielne.
Linia 7:
Hipotezę istnienia kwarków jako elementarnych składników materii wysunęli niezależnie od siebie [[Murray Gell-Mann]] i [[George Zweig]] w 1964 roku. Nazwę zaproponował Gell-Mann. Słowo ''quark'' pochodzi ze zdania ''Three quarks for Muster Mark!'' z powieści [[Finneganów tren|„Finnegans Wake”]] autorstwa [[James Joyce|Jamesa Joyce’a]]. Zdanie to jest zniekształconą formą okrzyku ''Drei Mark für muster Quark!'' ([[język niemiecki|niem.]] „Trzy marki za znakomity twaróg!”), który autor usłyszał na targu. Cytat mówi o trzech kwarkach, a w owym czasie Gell-Mann i Zweig postulowali istnienie właśnie 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>''.
Szansa na potwierdzenie istnienia kwarków pojawiła się w 1968 podczas eksperymentów z [[Rozpraszanie głęboko nieelastyczne|głęboko nieelastycznym rozpraszaniem]] elektronów<ref>
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 28:
! Zapach
! Ładunek<br />[[Ładunek elektryczny elementarny|e]]
! Masa
! Masa<br />konstytuentna<br />M ([[Elektronowolt|GeV]]/c²)
!
! Antycząstka
! Symbol
Linia 40:
| U = +1
| +⅔
| 1,5–4,0<ref name="masy">{{Cytuj pismo |autor = S. Eidelman i inni |tytuł = Review of Particle Physics |czasopismo = Physics Letters B |data = July 15, 2004 |wydanie = 1–4 |wolumin = 592 |strony = 1–5 |doi = 10.1016/j.physletb.2004.06.001}}</ref>
|<math>\simeq</math> 0,31
| antygórny
Linia 95:
| T = +1
| +⅔
| 170900±1800<ref name="Summary of Top Mass Results – March 2007">{{cytuj stronę |url = http://www-cdf.fnal.gov/physics/new/top/2007/mass/tevcombination/ |tytuł = Summary of Top Mass Results – March 2007 |język = en |data dostępu =
|<math>\simeq</math> 180
| antywysoki
Linia 103:
=== Spin ===
Wszystkie kwarki są [[fermiony|fermionami]], co oznacza, że podlegają [[Statystyka Fermiego-Diraca|statystyce Fermiego-Diraca]] i mają [[spin (fizyka)|spin]] połówkowy <math>\left( \frac12 \hbar, \frac32 \hbar, \frac52 \hbar,
=== Zapach ===
Wszystkie kwarki opisywane są przez zestaw charakterystycznych wielkości zwanych [[liczby kwantowe|liczbami kwantowymi]]. Jedną z nich jest [[zapach (mechanika kwantowa)|zapach]]. Mówi się, że dany kwark ma określony zapach, na przykład kwark ''s'' ma cechę zwaną [[Cząstki dziwne|dziwnością]]
=== Masa ===
[[Plik:Quark masses as balls.svg|mały|Graficzne porównanie mas 6 kwarków. Dla porównania po lewej przedstawiono proton i elektron (czerwony punkt)]]
W związku z faktem uwięzienia kwarków definicja ich [[masa (fizyka)|masy]] jest obarczona pewną dowolnością. Dla kwarków definiuje się więc dwa rodzaje masy. Pierwsza z nich to tak zwana [[masa konstytuentna]] ''M'', wyznaczona na podstawie faktu, iż masa protonu jest niemal taka sama jak masa neutronu. 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 protonu lub neutronu). 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 hadronów należy więc brać pod uwagę tak zwane [[masa
Stosunek masy dwóch najlżejszych kwarków u i d wynosi około 0,56, natomiast stosunek masy kwarka s do masy kwarka d około 20,1.
=== Izospin ===
Inną wielkością charakterystyczną dla kwarków jest [[izospin]] (spin izotopowy) ''I'', wielkość kwantowa wprowadzona już w 1932 roku przez [[Werner Heisenberg|Heisenberga]], który początkowo proponował traktowanie protonu i neutronu jako dwóch stanów, w których występować może jedna cząstka – [[Nukleony|nukleon]]. Z czasem okazało się również, że izospin jest wielkością charakteryzującą kwarki. Formalizm podobny do tego, jaki stosuje się dla spinu przewiduje, iż [[multiplet]] o izospinie ''I'' ma 2''I'' + 1 składników. Tyle więc wartości przybiera trzecia składowa izospinu, <math>I_3.</math> Zgodnie z zasadą kwantyzacji przestrzennej, liczba wartości trzeciej składowej izospinu <math>I_3</math> odpowiada liczbie ustawień wektora izospinu w przestrzeni. Kwarki ''u'' i ''d'' traktuje się jako dublet izospinowy i przypisuje im izospin <math>I=\frac12,</math> zaś pozostałe kwarki (''s'', ''c'', ''b'' i ''t'') są izospinowymi [[singlet]]ami
=== Kolor ===
[[Plik:Hadron colors pl.svg|mały|150px|Cząstki zbudowane z kwarków zawsze mają sumaryczny kolor biały]]
Kwarkom przypisuje się jeszcze jeden [[Stopień swobody (fizyka)|stopień swobody]]: [[ładunek kolorowy|kolor]]. Kolory kwarków nie mają nic wspólnego z pojęciem koloru w sensie optycznym – stanowią rodzaje ładunków związanych z oddziaływaniami silnymi. Kolory nie są na stałe przyporządkowane do pojedynczych kwarków, ponieważ między kwarkami zachodzi wymiana kolorów w oddziaływaniach silnych za pośrednictwem gluonów. Wprowadzenie ładunku kolorowego pozwala zachować [[Reguła Pauliego|zasadę Pauliego]] dla niektórych [[Bariony|barionów]]. Każdy zapach (''u, d, s, c, b, t'') kwarka występuje więc w trzech różnych kolorach. Wyróżnia się zatem następujące kolory: ''r'' (ang. ''red'' – czerwony), ''g'' (ang. ''green'' – zielony) i ''b'' (ang. ''blue'' – niebieski), oraz antykolory dla antykwarków: '''<u style="text-decoration:overline">r</u>''' (antyczerwony), <u style="text-decoration:overline">g</u> (antyzielony) i <u style="text-decoration:overline">b</u> (antyniebieski).
=== Pozostałe właściwości ===
[[Ładunek elektryczny|Ładunki elektryczne]] kwarków są ułamkami [[Ładunek elektryczny elementarny|ładunku elementarnego]] i wynoszą <math>+\frac23e</math> lub <math>-\frac13e.</math> [[Liczba barionowa]] każdego kwarka ''q'' jest równa <math>B=\frac13,</math> a dla antykwarka <math>\overline{q}</math> ma wartość <math>B=-\frac13.</math>
== Antykwarki ==
Linia 134:
! Zapach
! Ładunek<br />e
! Masa
! Masa<br />konstytuentna<br />M
!
! Antycząstka
! Symbol
Linia 231:
== Przypisy ==
<references>
<ref name="PTF">Polska nazwa według [[Polskie Towarzystwo Fizyczne|PTF]] – {{cytuj |url = http://web.archive.org/web/20160313093451/http://www.ptf.net.pl/pl/fizyka-fizycy/informacje-o-fizyce-i-fizykach/angielsko-polski-slownik-nowych-terminow-fizycznych/ |tytuł = Angielsko-polski słownik nowych terminów fizycznych |autor = Bernard Jancewicz |data = 2011-02-15 |opublikowany = [[Polskie Towarzystwo Fizyczne]] |data dostępu = 2013-06-25}}</ref>
</references>
== Linki zewnętrzne ==
|