WikiDer > Quark

Für den Charakter Quark aus Star Trek siehe Quark (Star Trek).

Quark
Standardmodell der Teilchenphysik
Komposition	Elementarteilchen
Generation	Erster, zweiter und dritter
Wechselwirkungskräfte	Schwach, stark, elektromagnetische Kraft und Erdanziehungskraft
Symbol	q
Antiteilchen	Antiquark (${displaystyle {ar {q}}}$)
Spinne	½

Quarks sein Elementarteilchen, subatomare Partikel die die Bausteine ​​von . bilden Hadronen.

Beschreibung

Es gibt sechs Arten, auch Flavors, Quarks genannt: für jede 'Generation' von Elementarteilchen ein paar. Die drei Paare werden mit den englischen Namen bezeichnet oben und Nieder; Charme und seltsam; oben und Unterseite (ebenfalls Wahrheit und Schönheit erwähnt). (Niederländisch: oben, unten, magisch, seltsam, oben, unten.) Der erste des Paares hat a elektrische Ladung ab 2/3 elementarladung, die zweite von -1/3. Für jedes Quark existiert, wenn Antiteilchen ein Antiquark mit der entgegengesetzten Ladung. Quarks haben Spinne ±½ und damit sind Fermionen. Die Existenz von Quarks wurde 1964 vom Physiker vorhergesagt Murray Gell-Mann, für die er 1969 den Nobelpreis erhielt. Nach einem theoretischen Modell, vorgeschlagen von Jogesh Patic und Abdus Salam, würden Quarks aus einem noch kleineren Teilchen bestehen: dem preon. Hierfür wurden jedoch noch keine experimentellen Belege gefunden.

Aussehen

Struktur der Materie

Normale Materie besteht jeden Tag aus den leichtesten Quarks, oben und Nieder. Die zweitleichtesten Quarks – Charme und seltsam – bestehen auch aus Partikeln kosmische Strahlung. Die Top- und Bottom-Quarks treten nur unter extremen Bedingungen auf: in Teilchenbeschleuniger und bei der Urknall. Sie haben viel mehr Energie (sind schwerer) Dann ist die oben und Nieder.

Quarks wurden nie einzeln beobachtet, sondern nur in zusammengesetzten Partikeln. Experimente in Teilchenbeschleunigern geben Hinweise auf die Existenz von Quarks. Quarks sind die Bausteine ​​von Teilchen, die Hadronen werden genannt. EIN Meson besteht aus einem Quark und a Antiquark; ein Baryon besteht aus drei Quarks oder drei Antiquarks.

• Protonen bestehen aus einem Down-Quark und zwei Up-Quarks; die Gesamtladung beträgt dann 1 Elementarladung.
• Neutronen bestehen aus zwei Down-Quarks und einem Up-Quark mit einer Gesamtladung von 0.

Quarks werden zusammengehalten von Gluonen (aus dem Englischen kleben, „Kleber“). Es wird angenommen, dass die Anziehungskraft zwischen Quarks mit zunehmendem Abstand zwischen ihnen zunimmt (wie bei einer Feder).

In der Quarktheorie gibt es auch Teilchen, die aus drei Upquarks bestehen. Weil Quarks Fermionen dies widerspricht dem Ausschlussprinzip von Paulic (Es können nicht drei Fermionen im selben Zustand sein). Um dies zu überwinden, ist das Konzept Farbladung eingeführt; dies hat jedoch keinen Bezug zur Farbe, wie wir sie im Alltag kennen. Die drei Farbladungen sind Rot, Grün und Blau. Antiquarks haben a Anti-Farbladung (Anti-Rot, Anti-Blau, Anti-Grün). Gluonen können Farbladungen transportieren, wodurch sie die Eigenschaft eines Quarks verändern können.

Partikel aus Quarks müssen farbneutral sein. Es wurden noch nie Quark-Teilchen nachgewiesen, die nicht farbneutral sind.Farbneutral bedeutet, dass ein Teilchen keine Nettofarbladung besitzt. Beispielsweise sind die drei Farben Rot, Grün und Blau zusammen farbneutral; eine Farbe und ihre entsprechende Anti-Farbe sind auch zusammen farbneutral. Dies impliziert, dass ein Quark niemals alleine existieren kann, schließlich kann ein einzelnes Quark niemals farbneutral sein. Das oben Erwähnte Mesonen und Baryonen sind farbneutral (bzw. Farbe Anti-Color und Tricolor).

Die Farbtheorie hat eine rein theoretische Grundlage und wurde nie beobachtet (schließlich sind alle beobachtbaren Teilchen farbneutral). Die Begründung der Theorie ist daher, dass sie ein konsistentes Modell der Kernteilchen aufbaut.

Im Jahr 2003 berichteten Wissenschaftler von der möglichen Entdeckung einer neuen Art von Teilchen: dem Pentaquark, bestehend aus vier Quarks und einem Antiquark Die Teilchenphysik-Gemeinde hielt ihre Existenz im Jahr 2006 insgesamt nicht für wahrscheinlich und glaubte 2008 mit überwiegender Mehrheit, dass es keine Beweise für die Existenz der berichteten Pentaquarks gibt.

Das Pentaquark wurde 2015 bei Experimenten mit dem Large Hadron Collider gefunden. Dabei handelte es sich um eine Kombination aus zwei Up-Quarks, einem Down-Quark, einem Charm-Quark und einem Anti-Charm-Quark. Die Bestimmung erfolgte mit einer statistischen Sicherheit von 15σ.

Modelle

Die Kraft, die Quarks im zusammengesetzten Teilchen zusammenhält, heißt starke Kernkraft. Die Quarks tauschen untereinander krafttragende Teilchen aus. Die krafttragenden Teilchen heißen Gluonen, nach dem englischen Wort 'glue'. Je weiter zwei Quarks voneinander entfernt sind, desto mehr Energie fließt in dieses Kraftfeld. Dadurch entsteht ein Quark nie allein, denn beim Auseinanderziehen von Quarks wird so viel Energie verbraucht, dass diese Energie in Masse umgewandelt wird und wieder zwei Quarks entstehen. Es entstehen also wieder Mesonen und immer noch kein separates Quark.

Die Quarks und Gluonen sind Teil der Theorie der starken Kernkraft: die Quantenchromodynamik (Chromo bedeutet Farbe). Diese Theorie aus den 60er und 70er Jahren ist Teil der Standardmodell des Teilchenphysik.

Die starke Kernkraft ist so stark, dass sie sich auch außerhalb des Verbundteilchens bemerkbar macht. Dies ist die sogenannte Restkernkraft. Das ist die Kraft, die macht Protonen in einem Atomkern trotz ihrer abstoßenden Kraft (aufgrund elektrischer Ladung) immer noch zusammenbleiben.

Eigenschaften

Elektrische Ladung

Quarks haben einen Bruch elektrische Ladung von -1/3 oder 2/3 der elementarladung, je nach Typ. Up-, Charm- und Top-Quarks (Up-Typ-Quarks) haben eine Ladung von 2/3, während Down-, Strange- und Bottom-Quarks (Down-Typ-Quarks) eine Ladung von -1/3 haben. Antiquarks haben die entgegengesetzte Ladung ihrer jeweiligen Gegenstücke. Da die elektrische Ladung von a hadron ist die Summe der Ladungen der Quarks, aus denen es besteht, der Wert der Ladungen aller Hadronen ist eine ganze Zahl: die Kombination von drei Quarks (Baryonen), drei Antiquarks (Antibaryonen) oder ein Quark und ein Antiquark (Mesonen) führt immer zu einer Gebühr in Form einer ganzen Zahl.

Tabelle der Eigenschaften

Hier ist eine Tabelle mit allen bekannten Quarks. Jedes Quark hat übrigens drei Varianten (die drei Farben), die immer ineinander übergehen: Gluonen Farbladung von einem Quark zum anderen tragen. Jede Variante hat auch ein Antiteilchen. Weitere Eigenschaften der Quarks finden Sie im Liste der elementaren Fermionen.

Neben Quarks gibt es noch andere elementare (unteilbare) Teilchen: die Leptonen und der kraftübertragende Bosonen.

Herkunft und Aussprache des Wortes Quark

Als Gell-Mann das Wort benutzte Quark Ich dachte, er hätte eine Aussprache im Sinn, wusste aber noch nicht, wie er das Wort buchstabieren sollte. Für ihn war es genauso gut Arbeit kann sein. Später beim erneuten Lesen einer Passage aus dem Roman Finnegans Wake vom irischen Schriftsteller James Joyce, er kam das Wort Quark dagegen, in der Passage

— Drei Quarks für Muster Mark!
Klar hat er nicht viel Bellen

Und sicher, jeder, den er hat, ist alles daneben.^[1]

Das Wort Quark war vom Autor eindeutig beabsichtigt, sich darauf zu reimen Kennzeichen und Borke, was nicht der von Gell-Mann gewünschten Aussprache entsprach. Zur Begründung seiner Wahl führt er aus, dass der Satz möglicherweise mogelijk bedeutet Drei Liter für Herrn Mark, denn es gibt oft Passagen im Buch, in denen Getränke bestellt werden. Die Aussprache des Wortes Quart kommt dem von Gell-Mann beabsichtigten Sound von Quark. Die Tatsache, dass es drei Quarks gibt, war auch praktisch, denn Baryonen bestehen aus drei Quarks.^[2]