Ein Quark (oder) ist eine elementare Partikel und ein grundsätzlicher Bestandteil der Sache. Quark-Vereinigung, um zerlegbare Partikeln zu bilden, hat hadrons genannt, von denen der stabilste Protone und Neutronen, die Bestandteile von Atomkernen sind. Wegen eines als Farbenbeschränkung bekannten Phänomenes werden Quarke nie direkt beobachtet oder in der Isolierung gefunden; sie können nur innerhalb von baryons oder Mesonen gefunden werden. Deshalb ist viel davon, wem über Quarke bekannt ist, von Beobachtungen des hadrons selbst gezogen worden.

Es gibt sechs Typen von Quarken, die als Geschmäcke bekannt sind: unten, sonderbar, Charme, Boden und Spitze. Auf und ab in Quarken haben die niedrigsten Massen aller Quarke. Die schwereren Quarke ändern sich schnell in auf und ab in Quarken durch einen Prozess des Partikel-Zerfalls: die Transformation von einem höheren Massenstaat bis einen niedrigeren Massenstaat. Wegen dessen, auf und ab in Quarken sind allgemein stabil und im Weltall am üblichsten, wohingegen sonderbar Charme, Spitze und unterste Quarke nur in hohen Energiekollisionen (wie diejenigen erzeugt werden können, die kosmische Strahlen und in Partikel-Gaspedalen einschließen).

Quarke haben verschiedene innere Eigenschaften, einschließlich elektrischer Anklage, Farbenanklage, Masse und Drehung. Quarke sind die einzigen elementaren Partikeln im Standardmodell der Partikel-Physik, um alle vier grundsätzlichen Wechselwirkungen, auch bekannt als grundsätzliche Kräfte (Elektromagnetismus, Schwerkraft, starke Wechselwirkung und schwache Wechselwirkung), sowie die einzigen bekannten Partikeln zu erfahren, deren elektrische Anklagen nicht Vielfachen der ganzen Zahl der elementaren Anklage sind. Für jeden Quark-Geschmack gibt es einen entsprechenden Typ des Antiteilchens, das als Antiquark bekannt ist, das sich vom Quark nur darin unterscheidet, haben einige seiner Eigenschaften gleichen Umfang, aber entgegengesetztes Zeichen.

Das Quark-Modell wurde von Physikern Murray Gell-Mann und George Zweig 1964 unabhängig vorgeschlagen. Quarke wurden als Teile eines Einrichtungsschemas für hadrons eingeführt, und es gab wenige Beweise für ihre physische Existenz bis tief unelastische sich zerstreuende Experimente am Stanford Geradliniges Gaspedal-Zentrum 1968. Alle sechs Geschmäcke nach dem Quark sind in Gaspedal-Experimenten seitdem beobachtet worden; das Spitzenquark, das zuerst an Fermilab 1995 beobachtet ist, war das zu entdeckende letzte.

Klassifikation

Das Standardmodell ist das theoretische Fachwerk, das alle zurzeit bekannten elementaren Partikeln, sowie unbemerkten Higgs boson beschreibt. Dieses Modell enthält sechs Geschmäcke nach Quarken , genannt , unten , sonderbar , Charme , Boden , und Spitze . Antiteilchen von Quarken werden Antiquarke genannt, und werden durch eine Bar über das Symbol für das entsprechende Quark, solcher bezüglich anti Quark angezeigt. Als mit der Antimaterie im Allgemeinen haben Antiquarke dieselbe Masse, bedeuten Lebenszeit und Drehung als ihre jeweiligen Quarke, aber die elektrische Anklage und anderen Anklagen haben das entgegengesetzte Zeichen.

Quarke sind Drehung - Partikeln, andeutend, dass sie fermions gemäß dem Drehungsstatistik-Lehrsatz sind. Sie sind dem Ausschluss-Grundsatz von Pauli unterworfen, der feststellt, dass keine zwei identischen fermions gleichzeitig denselben Quant-Staat besetzen können. Das ist im Gegensatz zu bosons (Partikeln mit der Drehung der ganzen Zahl), dessen jede Zahl in demselben Staat sein kann. Verschieden von leptons besitzen Quarke Farbenanklage, die sie veranlasst, sich mit der starken Wechselwirkung zu beschäftigen. Die resultierende Anziehungskraft zwischen verschiedenen Quarken verursacht die Bildung von zerlegbaren Partikeln bekannt als hadrons (sieh "Starke Wechselwirkung und Farbenanklage" unten).

Die Quarke, die die Quantenzahlen von hadrons bestimmen, werden Wertigkeitsquarke genannt; abgesondert von diesen kann jeder hadron eine unbestimmte Zahl von virtuellen (oder Meer) Quarke, Antiquarke und gluons enthalten, die seine Quantenzahlen nicht beeinflussen. Es gibt zwei Familien von hadrons: baryons, mit drei Wertigkeitsquarken und Mesonen, mit einem Wertigkeitsquark und einem Antiquark. Die allgemeinsten baryons sind das Proton und das Neutron, die Bausteine des Atomkerns. Eine große Zahl von hadrons ist bekannt (sieh Liste von baryons und Liste von Mesonen), die meisten von ihnen unterschieden durch ihren Quark-Inhalt und die Eigenschaften diese konstituierenden Quarke beraten sich. Die Existenz von "exotischem" hadrons mit mehr Wertigkeitsquarken, wie tetraquarks und pentaquarks , ist vermutet, aber nicht bewiesen worden.

Elementare fermions werden in drei Generationen, jeder gruppiert, zwei leptons und zwei Quarke umfassend. Die erste Generation schließt auf und ab in Quarken, dem zweiten fremden und den Charme-Quarken, und dem dritten Boden und den Spitzenquarken ein. Alle Suchen nach einer vierten Generation von Quarken und anderem elementarem fermions haben gescheitert, und es gibt starke indirekte Beweise, dass nicht mehr als drei Generationen bestehen. Partikeln in höheren Generationen haben allgemein größere Masse und weniger Stabilität, sie veranlassend, in Partikeln der niedrigeren Generation mittels schwacher Wechselwirkungen zu verfallen. Nur die erste Generation (auf und ab in) Quarken kommt allgemein in der Natur vor. Schwerere Quarke können nur in energiereichen Kollisionen (solcher als in denjenigen geschaffen werden, die kosmische Strahlen einschließen), und schnell verfallen; jedoch, wie man denkt, sind sie während der ersten Bruchteile einer Sekunde nach dem Urknall da gewesen, als das Weltall in einer äußerst heißen und dichten Phase (das Quark-Zeitalter) war. Studien von schwereren Quarken werden in künstlich geschaffenen Bedingungen, solcher als in Partikel-Gaspedalen geführt.

Elektrische Anklage, Masse, Farbenanklage und Geschmack habend, sind Quarke die einzigen bekannten elementaren Partikeln, die sich mit allen vier grundsätzlichen Wechselwirkungen der zeitgenössischen Physik beschäftigen: Elektromagnetismus, Schwerkraft, starke Wechselwirkung und schwache Wechselwirkung. Schwerkraft ist zu schwach, um für individuelle Partikel-Wechselwirkungen außer an Extremen der Energie (Energie von Planck) und Entfernungsskalen (Entfernung von Planck) wichtig zu sein. Jedoch, da keine erfolgreiche Quant-Theorie des Ernstes besteht, wird Schwerkraft durch das Standardmodell nicht beschrieben.

Sieh den Tisch von Eigenschaften unten für eine mehr ganze Übersicht der sechs Quark-Geschmack-Eigenschaften.

Geschichte

Das Quark-Modell wurde von Physikern Murray Gell Mann unabhängig vorgeschlagen

und George Zweig 1964. Der Vorschlag ist kurz nach der 1961-Formulierung von Gell-Mann eines Partikel-Klassifikationssystems gekommen, das als der Achtfältige Weg — oder, in mehr Fachbegriffen, SU (3) Geschmack-Symmetrie bekannt ist. Physiker Yuval Ne'eman hatte ein Schema unabhängig entwickelt, das dem Achtfältigen Weg in demselben Jahr ähnlich ist.

Zur Zeit des Quark-Theorie-Beginns, der "Partikel-Zoo" eingeschlossen, unter anderen Partikeln, einer Menge von hadrons. Gell-Mann und Zweig haben das postuliert sie waren nicht elementare Partikeln, aber wurden stattdessen aus Kombinationen von Quarken und Antiquarken zusammengesetzt. Ihr Modell hat drei Geschmäcke nach Quarken — unten, und sonderbar eingeschlossen — dem sie Eigenschaften wie Drehung und elektrische Anklage zugeschrieben haben. Die anfängliche Reaktion der Physik-Gemeinschaft zum Vorschlag wurde gemischt. Es gab besonderen Streit darüber, ob das Quark eine physische Entität war oder eine Abstraktion gepflegt hat, Konzepte zu erklären, die zurzeit nicht richtig verstanden wurden.

In weniger als einem Jahr wurden Erweiterungen auf das Gell-Mann-Zweig Modell vorgeschlagen. Sheldon Lee Glashow und James Bjorken haben die Existenz eines vierten Geschmacks nach dem Quark vorausgesagt, das sie Charme genannt haben. Die Hinzufügung wurde vorgeschlagen, weil sie eine bessere Beschreibung der schwachen Wechselwirkung berücksichtigt hat (der Mechanismus, der Quarken erlaubt zu verfallen), hat die Zahl bekannter Quarke mit der Zahl bekannten leptons gleichgemacht, und hat eine Massenformel einbezogen, die richtig die Massen der bekannten Mesonen wieder hervorgebracht hat.

1968 tief haben unelastische sich zerstreuende Experimente an Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) gezeigt, dass das Proton viel kleinere, einem Punkt ähnliche Gegenstände enthalten hat und deshalb nicht eine elementare Partikel war. Physiker haben sich dagegen gesträubt, diese Gegenstände mit Quarken zurzeit zu identifizieren, stattdessen sie "partons" — ein von Richard Feynman ins Leben gerufener Begriff nennend. Die Gegenstände, die am SLAC beobachtet wurden, würden später als auf und ab in Quarken identifiziert, weil die anderen Geschmäcke entdeckt wurden. Dennoch bleibt "parton" im Gebrauch als ein gesammelter Begriff für die Bestandteile von hadrons (Quarke, Antiquarke und gluons).

Die Existenz des fremden Quarks wurde durch die sich zerstreuenden Experimente des SLAC indirekt gültig gemacht: Nicht nur war es ein notwendiger Bestandteil von Gell-Mann und dem Drei-Quarke-Modell von Zweig, aber es hat eine Erklärung für den kaon und pion hadrons entdeckt in kosmischen Strahlen 1947 zur Verfügung gestellt.

In einer 1970-Zeitung haben Glashow, John Iliopoulos und Luciano Maiani das weitere Denken für die Existenz des bis jetzt unentdeckten Charme-Quarks präsentiert. Die Zahl von angenommenen Quark-Geschmäcken ist zu den aktuellen sechs 1973 gewachsen, als Makoto Kobayashi und Toshihide Maskawa bemerkt haben, dass die experimentelle Beobachtung der BEDIENUNGSFELD-Übertretung erklärt werden konnte, ob es ein anderes Paar von Quarken gab.

Charme-Quarke wurden fast gleichzeitig von zwei Mannschaften im November 1974 erzeugt (sieh Revolution im November) — ein am SLAC unter Burton Richter, und ein am Brookhaven Nationalen Laboratorium unter Samuel Ting. Die Charme-Quarke wurden gebunden mit Charme-Antiquarken in Mesonen beobachtet. Die zwei Parteien hatten das entdeckte Meson zwei verschiedene Symbole, J und ψ zugeteilt; so ist es formell bekannt als das Meson geworden. Die Entdeckung hat schließlich die Physik-Gemeinschaft der Quark-Mustergültigkeit überzeugt.

In den folgenden Jahren sind mehrere Vorschläge erschienen, für das Quark-Modell zu sechs Quarken zu erweitern. Dieser war der 1975-Vortrag von Haim Harari erst, um die Begriffe Spitze und Boden für die zusätzlichen Quarke ins Leben zu rufen.

1977 wurde das unterste Quark von einer Mannschaft an von Leon Lederman geführtem Fermilab beobachtet. Das war ein starker Hinweis der Existenz des Spitzenquarks: Ohne das Spitzenquark wäre das unterste Quark ohne einen Partner gewesen. Jedoch, erst als 1995, dass das Spitzenquark schließlich, auch durch den CDF und die DØ Mannschaften an Fermilab beobachtet wurde. Es hatte eine viel größere Masse, als es vorher — fast so groß erwartet worden war wie ein Goldatom.

Etymologie

Für einige Zeit war Gell-Mann auf einer wirklichen Rechtschreibung für den Begriff unentschieden, den er vorgehabt hat ins Leben zu rufen, bis er das Wortquark im Buch von James Joyce Finnegans Kielwasser gefunden hat:

Gell-Mann ist in weiteres Detail bezüglich des Namens des Quarks in seinem Buch, Des Quarks und des Jaguars eingetreten:

Zweig hat das Namenass für die Partikel bevorzugt er hatte theoretisiert, aber die Fachsprache von Gell-Mann ist zur Bekanntheit gekommen, sobald das Quark-Modell allgemein akzeptiert worden war.

Den Quark-Geschmäcken wurde ihre Namen aus mehreren Gründen gegeben. Auf und ab in Quarken werden nach auf und ab in Bestandteilen von isospin genannt, den sie tragen. Fremden Quarken wurde ihr Name gegeben, weil, wie man entdeckte, sie Bestandteile der fremden Partikeln waren, die in kosmischen Strahlen wenige Jahre entdeckt sind, bevor das Quark-Modell vorgeschlagen wurde; diese Partikeln wurden "sonderbar" gehalten, weil sie ungewöhnlich lange Lebenszeiten hatten. Glashow, wer coproposed Charme-Quark mit Bjorken, wird zitiert, "Wir haben unsere Konstruktion das 'bezauberte Quark' genannt, weil wir fasziniert und durch die Symmetrie erfreut wurden, die es zur Subkernwelt gebracht hat." Die Namen "Boden" und "Spitze", die von Harari ins Leben gerufen ist, wurden gewählt, weil sie "logische Partner für auf und ab in Quarken" sind. In der Vergangenheit sind Boden und Spitzenquarke manchmal "Schönheit" und "Wahrheit" beziehungsweise genannt geworden, aber diese Namen sind aus dem Gebrauch etwas gefallen. Während "Wahrheit" nie Anklang gefunden hat, werden der massiven Produktion von untersten Quarken gewidmete Gaspedal-Komplexe manchmal "Schönheitsfabriken" genannt.

Eigenschaften

Elektrische Anklage

Quarke haben elektrische Bruchanklage-Werte — entweder oder Zeiten die elementare Anklage abhängig vom Geschmack. Oben, Charme und Spitzenquarke (insgesamt gekennzeichnet als-Typ-Quarke) haben eine Anklage +, während unten, sonderbar, und unterste Quarke (Unten-Typ-Quarke)  haben. Antiquarke haben die entgegengesetzte Anklage zu ihren entsprechenden Quarken;-Typ-Antiquarke haben Anklagen von , und Unten-Typ-Antiquarke haben Anklagen +. Da die elektrische Anklage eines hadron die Summe der Anklagen der konstituierenden Quarke ist, haben alle hadrons Anklagen der ganzen Zahl: Die Kombination von drei Quarken (baryons), drei Antiquarke (antibaryons), oder ein Quark und ein Antiquark (Mesonen) läuft immer auf Anklagen der ganzen Zahl hinaus. Zum Beispiel haben die hadron Bestandteile von Atomkernen, Neutronen und Protonen, Anklagen 0 und +1 beziehungsweise; das Neutron wird aus zwei unten Quarke und ein Quark und das Proton zwei Quarke und ein unten Quark zusammengesetzt.

Drehung

Drehung ist ein inneres Eigentum von elementaren Partikeln, und seine Richtung ist ein wichtiger Grad der Freiheit. Es wird manchmal als die Folge eines Gegenstands um seine eigene Achse vergegenwärtigt (folglich der Name""), obwohl dieser Begriff an subatomaren Skalen etwas fehlgeleitet wird, weil, wie man glaubt, elementare Partikeln einem Punkt ähnlich sind.

Drehung kann durch einen Vektoren vertreten werden, dessen Länge in Einheiten von reduziertem Planck unveränderlicher ħ (ausgesprochen "h Bar") gemessen wird. Für Quarke kann ein Maß des Drehungsvektor-Bestandteils entlang jeder Achse nur die Werte +ħ/2 oder ħ/2 nachgeben; aus diesem Grund werden Quarke als Drehung - Partikeln klassifiziert. Der Bestandteil der Drehung entlang einer gegebenen Achse — durch die Tagung die z Achse — wird häufig durch Pfeil  für den Wert + und unten Pfeil  für den Wert  angezeigt, nach dem Symbol für den Geschmack gelegt. Zum Beispiel wird das Quark mit einer Drehung + entlang der z Achse durch u  angezeigt.

Schwache Wechselwirkung

Ein Quark eines Geschmacks kann sich zu einem Quark eines anderen Geschmacks nur durch die schwache Wechselwirkung, eine der vier grundsätzlichen Wechselwirkungen in der Partikel-Physik verwandeln. Durch das Aufsaugen oder das Ausstrahlen eines W boson kann sich jedes-Typ-Quark (Charme und Spitzenquarke) in jedes Unten-Typ-Quark (unten, sonderbar, und unterste Quarke) und umgekehrt ändern. Dieser Geschmack-Transformationsmechanismus verursacht den radioaktiven Prozess des Beta-Zerfalls, in dem "sich" ein Neutron in ein Proton , ein Elektron und ein Elektronantineutrino "aufspaltet" (sieh Bild). Das kommt vor, wenn einer unten Quarke im Neutron in Quark durch das Ausstrahlen eines virtuellen boson, das Umwandeln des Neutrons in ein Proton verfällt. Der boson verfällt dann in ein Elektron und ein Elektronantineutrino.

Sowohl Beta-Zerfall als auch der umgekehrte Prozess des umgekehrten Beta-Zerfalls werden in medizinischen Anwendungen wie Positron-Emissionstomographie (PET) und in energiereichen Experimenten wie Neutrino-Entdeckung alltäglich verwendet.

Während der Prozess der Geschmack-Transformation dasselbe für alle Quarke ist, hat jedes Quark eine Vorliebe, um sich zum Quark seiner eigenen Generation zu verwandeln. Die Verhältnistendenzen aller Geschmack-Transformationen werden durch einen mathematischen Tisch, genannt die Cabibbo-Kobayashi-Maskawa Matrix (CKM Matrix) beschrieben. Die ungefähren Umfänge der Einträge der CKM Matrix sind:

:

\begin {bmatrix} |V_\mathrm {ud} | & |V_\mathrm {wir} | & |V_\mathrm {ub} | \\|V_\mathrm {cd} | & |V_\mathrm {cs} | & |V_\mathrm {CB} | \\|V_\mathrm {td} | & |V_\mathrm {ts} | & |V_\mathrm {tb} | \end {bmatrix} \approx

\begin {bmatrix} 0.974 & 0.225 & 0.003 \\0.225 & 0.973 & 0.041 \\0.009 & 0.040 & 0.999 \end {bmatrix}, </Mathematik>

wo V die Tendenz eines Quarks des Geschmacks i vertritt, um sich in ein Quark des Geschmacks j (oder umgekehrt) zu ändern.

Dort besteht eine gleichwertige schwache Wechselwirkungsmatrix für leptons (richtige Seite des W boson auf dem obengenannten Beta-Zerfall-Diagramm), genannt die Matrix von Pontecorvo Maki Nakagawa Sakata (PMNS Matrix). Zusammen beschreiben der CKM und PMNS matrices alle Geschmack-Transformationen, aber die Verbindungen zwischen den zwei sind noch nicht klar.

Starke Wechselwirkung und Farbenanklage

Quarke besitzen ein Eigentum genannt Farbenanklage. Es gibt drei Typen der Farbenanklage, willkürlich etikettiert blau, grün, und rot. Jeder von ihnen wird durch eine Antifarbe — antiblau, antigrün, und antirot ergänzt. Jedes Quark trägt eine Farbe, während jedes Antiquark eine Antifarbe trägt.

Das System der Anziehungskraft und Repulsion zwischen wegen verschiedener Kombinationen der drei Farben angeklagten Quarken wird starke Wechselwirkung genannt, die durch Kraft-Tragen-Partikeln bekannt als gluons vermittelt wird; das wird ausführlich unten besprochen. Die Theorie, die starke Wechselwirkungen beschreibt, wird Quant chromodynamics (QCD) genannt. Ein wegen eines Farbenwerts angeklagtes Quark kann ein bestimmtes System mit einem Antiquark bilden, das die entsprechende Antifarbe trägt; drei (anti) Quarke, einer von jedem (anti) Farbe, werden zusammen ähnlich gebunden. Das Ergebnis von zwei Anziehen-Quarken wird Farbenneutralität sein: Ein Quark mit der Farbenanklage ξ plus ein Antiquark mit der Farbenanklage  ξ wird auf eine Farbenanklage 0 (oder "weiße" Farbe) und die Bildung eines Mesons hinauslaufen. Analog dem zusätzlichen Farbenmodell in der grundlegenden Optik wird die Kombination von drei Quarken oder drei Antiquarken, jedem mit verschiedenen Farbenanklagen, auf dieselbe "weiße" Farbenanklage und die Bildung eines baryon oder antibaryon hinauslaufen.

In der modernen Partikel-Physik, messen Sie symmetries — eine Art Symmetrie-Gruppe — verbindet Wechselwirkungen zwischen Partikeln (sieh Maß-Theorien). Färben Sie sich SU (3) (allgemein abgekürzt zu SU (3)) ist die Maß-Symmetrie, die die Farbenanklage in Quarken verbindet und die Definieren-Symmetrie für das Quant chromodynamics ist. Da die Gesetze der Physik unabhängig sind, von denen Richtungen im Raum x, y, und z benannt werden, und unverändert bleiben, wenn die Koordinatenäxte zu einer neuen Orientierung rotieren gelassen werden, ist die Physik des Quants chromodynamics unabhängig, von denen Richtungen im dreidimensionalen Farbenraum als blau, rot, und grün identifiziert werden. SU (3) entsprechen Farbentransformationen "Folgen" im Farbenraum (der, mathematisch das Sprechen, ein komplizierter Raum ist). Jeder Quark-Geschmack f, jeder mit Subtypen f, f, f entsprechend den Quark-Farben, bildet einen Drilling: Ein Drei-Bestandteile-Quant-Feld, das sich unter der grundsätzlichen Darstellung von SU (3) verwandelt. Die Voraussetzung, dass SU (3) lokal sein sollte — d. h. dass seine Transformationen erlaubt werden, sich mit der Zeit und Raum zu ändern — die Eigenschaften der starken Wechselwirkung, insbesondere die Existenz von acht gluon Typen bestimmen, um als seine Kraft-Transportunternehmen zu handeln.

Masse

Zwei Begriffe werden im Verweisen zu einer Masse eines Quarks gebraucht: Aktuelle Quark-Masse bezieht sich auf die Masse eines Quarks allein, während konstituierende Quark-Masse auf die aktuelle Quark-Masse plus die Masse des gluon Partikel-Feldes Umgebung des Quarks verweist. Diese Massen haben normalerweise sehr verschiedene Werte. Der grösste Teil einer Masse eines hadron kommt aus den gluons, die die konstituierenden Quarke zusammen, aber nicht von den Quarken selbst binden. Während gluons von Natur aus massless sind, besitzen sie Energie — mehr spezifisch, Quant chromodynamics Bindungsenergie (QCBE) — und es ist das, das so außerordentlich zur gesamten Masse des hadron beiträgt (sieh Masse in der speziellen Relativität). Zum Beispiel hat ein Proton eine Masse von etwa 938 MeV/c, von denen die Rest-Masse seiner drei Wertigkeitsquarke nur ungefähr 11 MeV/c beiträgt; viel vom Rest kann dem QCBE der gluon zugeschrieben werden.

Das Standardmodell postuliert das elementare Partikeln leiten ihre Massen vom Mechanismus von Higgs ab, der mit unbemerktem Higgs boson verbunden ist. Physiker hoffen, dass die weitere Forschung in die Gründe für die große Masse des Spitzenquarks, die, wie man fand, diesem eines Goldkerns (~171 GeV/c) ungefähr gleich war, mehr über den Ursprung der Masse von Quarken und anderen elementaren Partikeln offenbaren könnte.

Tisch von Eigenschaften

Der folgende Tisch fasst die Schlüsseleigenschaften der sechs Quarke zusammen. Geschmack-Quantenzahlen (isospin (I), Charme (C), Eigenartigkeit (S, um mit der Drehung nicht verwirrt zu sein), Oberstkeit (T), und bottomness (B&prime)) werden bestimmten Quark-Geschmäcken zugeteilt, und zeigen Qualitäten von Quark-basierten Systemen und hadrons an. Die Baryonenzahl (B) ist + für alle Quarke, weil baryons aus drei Quarken gemacht werden. Für Antiquarke, die elektrische Anklage (Q) und alle Geschmack-Quantenzahlen (B, ich, C, S, T, und B&prime) sind des entgegengesetzten Zeichens. Masse und winkeliger Gesamtschwung (J; gleich, um für Punkt-Partikeln zu spinnen) ändern sich nicht bestätigen die Antiquarke.

Aufeinander wirkende Quarke

Wie beschrieben, durch das Quant chromodynamics wird die starke Wechselwirkung zwischen Quarken durch gluons, massless Vektor-Maß bosons vermittelt. Jeder gluon trägt eine Farbenanklage und eine Antifarbenanklage. Im Standardfachwerk von Partikel-Wechselwirkungen (ein Teil einer allgemeineren Formulierung, die als Unruhe-Theorie bekannt ist), werden gluons ständig zwischen Quarken durch eine virtuelle Emission und Absorptionsprozess ausgetauscht. Wenn ein gluon zwischen Quarken übertragen wird, kommt ein Farbwechsel in beiden vor; zum Beispiel, wenn ein rotes Quark einen rot-antigrünen gluon ausstrahlt, wird es grün, und wenn ein grünes Quark einen rot-antigrünen gluon absorbiert, wird es rot. Deshalb, während sich die Farbe jedes Quarks ständig ändert, wird ihre starke Wechselwirkung bewahrt.

Da gluons Farbenanklage tragen, sind sie selbst im Stande, anderen gluons auszustrahlen und zu absorbieren. Das verursacht asymptotische Freiheit: Als Quarke näher an einander kommen, wird der chromodynamic, der Kraft zwischen ihnen bindet, schwach. Umgekehrt, als die Entfernung zwischen Quark-Zunahmen wird die verbindliche Kraft stark. Das Farbenfeld wird betont viel, weil ein Gummiband, wenn gestreckt, betont wird, und mehr gluons der passenden Farbe spontan geschaffen werden, um das Feld zu stärken. Über einer bestimmten Energieschwelle werden Paare von Quarken und Antiquarken geschaffen. Diese Paare binden mit den Quarken, die trennen werden, neuen hadrons veranlassend, sich zu formen. Dieses Phänomen ist als Farbenbeschränkung bekannt: Quarke erscheinen nie in der Isolierung. Dieser Prozess von hadronization kommt vor, bevor Quarke, die in einer hohen Energiekollision gebildet sind, im Stande sind, auf jede andere Weise aufeinander zu wirken. Die einzige Ausnahme ist das Spitzenquark, das davor hadronizes verfallen kann.

Seequarke

Hadrons, zusammen mit den Wertigkeitsquarken , die zu ihren Quantenzahlen beitragen, enthalten virtuelles Quark-Antiquark Paare, die als Seequarke bekannt sind. Seequarke formen sich wenn ein gluon der Farbenfeldspalte des hadron; dieser Prozess arbeitet auch rückwärts darin die Vernichtung von zwei Seequarken erzeugt einen gluon. Das Ergebnis ist ein unveränderlicher Fluss von Gluon-Spalten und als "das Meer umgangssprachlich bekannten Entwicklungen". Seequarke sind viel weniger stabil als ihre Wertigkeitskollegen, und sie vernichten normalerweise einander innerhalb des Interieurs des hadron. Trotzdem können Seequarke hadronize in baryonic oder mesonic Partikeln unter bestimmten Verhältnissen.

Andere Phasen der Quark-Sache

Unter genug äußersten Bedingungen können Quarke deconfined werden und als freie Partikeln bestehen. Im Laufe der asymptotischen Freiheit wird die starke Wechselwirkung schwächer bei höheren Temperaturen. Schließlich würde Farbenbeschränkung verloren und ein äußerst heißes Plasma frei bewegender Quarke, und gluons würde gebildet. Diese theoretische Phase der Sache wird Plasma des Quarks-gluon genannt. Die genauen Bedingungen mussten diesen Staat verursachen sind unbekannt und sind das Thema sehr viel Spekulation und Experimentierens gewesen. Eine neue Schätzung stellt die erforderliche Temperatur an kelvin. Während ein Staat von völlig freien Quarken und gluons nie erreicht worden ist (trotz zahlreicher Versuche durch CERN in den 1980er Jahren und 1990er Jahren), haben neue Experimente am Relativistischen Schweren Ion Collider Beweise für die Flüssigkeit ähnliche Quark-Sache nachgegeben, die "fast vollkommene" flüssige Bewegung ausstellt.

Das Plasma des Quarks-gluon würde durch eine große Zunahme in der Zahl von schwereren Quark-Paaren in Bezug auf die Zahl auf und ab in Quark-Paaren charakterisiert. Es wird geglaubt, dass in der Periode vor 10 Sekunden nach dem Urknall (das Quark-Zeitalter) das Weltall mit Plasma des Quarks-gluon gefüllt wurde, weil die Temperatur für hadrons zu hoch war, um stabil zu sein.

In Anbetracht genug hoher baryon Dichten und relativ niedriger Temperaturen — vielleicht vergleichbar mit denjenigen, die in Neutronensternen gefunden sind — wie man erwartet, degeneriert Quark-Sache zu einer Flüssigkeit von Fermi schwach aufeinander wirkender Quarke. Diese Flüssigkeit würde durch eine Kondensation des farbigen Quarks Paare von Cooper charakterisiert, dadurch den lokalen SU (3) Symmetrie brechend. Weil Quark Paare von Cooper beherbergen Farbenanklage, solch eine Phase der Quark-Sache, superleitende Farbe sein würde; d. h. Farbenanklage würde im Stande sein, es ohne Widerstand durchzuführen.

Siehe auch

• Farbengeschmack, der sich schließen lässt
• Magnetischer Neutronmoment
• Preons - Hypothetische Partikeln, die, wie man einmal verlangte, Teilelemente von Quarken und leptons waren
• Quarkonium - Mesonen, die aus einem Quark und Antiquark desselben Geschmacks gemacht sind
• Quark-Stern - Ein hypothetischer degenerierter Neutronenstern mit der äußersten Dichte
• Quark-lepton complementarity - Mögliche grundsätzliche Beziehung zwischen Quarken und leptons

Zeichen

Weiterführende Literatur

Links

• 1969-Physik-Nobelpreis liest durch Murray Gell-Mann
• 1976-Physik-Nobelpreis liest durch Burton Richter
• 1976-Physik-Nobelpreis liest durch Samuel C.C. Ting
• 2008-Physik-Nobelpreis liest durch Makoto Kobayashi
• 2008-Physik-Nobelpreis liest durch Toshihide Maskawa
• Das Spitzenquark Und Die Higgs Partikel durch T.A. Heppenheimer - Eine Beschreibung des Experimentes von CERN, um die Familien von Quarken aufzuzählen.