Quark

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En physicienne de particules, les quarks, joins avec les leptones, sont les constituants fondamentaux de la matière et les particules les plus petites que l'homme il a remporté identifier. Diverse espèces de quarks se combinent de façon spécifique pour former particules telles comme protones et neutrones.

Les quarks sont les uniques particules fondamentales qu'interactúan avec les quatre forces fondamentales.Les quarks sont des particules semblables aux gluones en poids et taille, ceci se reflète dans la force de cohésion que ces particules ils exercent sur elles mêmes. Ils sont des particules de espín 1/2, par ce que sont fermiones. Ils forment, je joins aux leptones, la matière visible.

Il y a six types divers de quarks que les physiciens de particules ont dénommé de la suivante façon:

• up (en dessus)
• down (en bas)
• charm (enchanté)
• strange (bizarre)
• top (cime) et
• bottom (fond).

Ils ont été nommés arbitrariamente basés sur le besoin de les nommer d'une façon facile de rappeler et user, outre les correspondants antiquarks. Les variétés bizarre, charme, fond et cime sont très instable et se desintegraron dans une fraction de seconde après le Big Bang, mais les physiciens de particules peuvent recrearlos et les étudier. Les variétés en dessus et en bas oui se maintiennent, et ils se distinguent entre autres choses par sa charge électrique.

Dans la nature ils ne se trouvent pas quarks isolés. Ceux-ci toujours se trouvent en des groupes, appelés hadrones, de deux ou trois quarks, connus comme mesones et bariones respectivement. Ceci est une conséquence directe du confinamiento de la couleur. Dans l'an 2003 s'a trouvé évidence expérimentale d'une nouvelle association de cinq quarks, les pentaquark^[1] bien que son existence encore est controversée.^[2]

Sommaire 1 Histoire 1.1 j'Use dans le modèle standard 1.2 Découverte expérimentale 1.3 Différents goûts 2 Signification de quark 3 Génération 4 Propriétés 4.1 Charge 4.2 Masse 4.3 Isospín Faible 4.4 Goût 4.5 Charge de couleur 5 Subestructura 6 Antiquark 7 Voyez-vous aussi 8 Notes 9 Tu raccordes externes

Histoire

j'Use dans le modèle standard

La notion de quark théorique naît de la tentative de classer aux hadrones, maintenant expliqués grâce au modèle de quarks. Murray Gell-Mann Et Kazuhiko Nishijima ont réalisé ce classement de façon indépendante en 1964.^[3]

Les quarks sont le constat des tentatives pour trouver les fondements de la construction de la matière. Avec le triomphe de la théorie atomique dans le siècle XIX se concluait que les átomos étaient les composants derniers de la matière et d'ici son nom par être indivisibles. Avec le modèle atomique de Rutherford s'a démontré que le átomo n'était pas indivisible, figurait d'un noyau et d'un nuage électronique. Le noyau atomique s'a démontré postérieurement qu'il était conformé de protones et neutrones. Avec seulement cinq particules élémentaires, en dehors des protones, neutrones et électrons, dans le décennie de 1930 ont commencé à apparaître les muones de grande radiation et quelques neutrinos de forme indirecte. La confirmation de plus mesones et bariones, d'abord en des expériences avec grande radiation et après en accélérateurs de particules, ont donné l'impression de que nous nous faisions face à à un zoologique de particules et ils sont allé l'impulsion pour chercher de plus en plus particules élémentaires.

Le schéma usé par Gell-Mann pour unir aux particules était moyennant sa isospín et sa extrañeza. Il a utilisé une unité symétrique dérivée du álgebra actuel, que la lui connaît comme une approximation de la simetría quiral de la cromodinámica cuántica (QCD). Celle-ci est une simetría globale de goût SON(3) que ne dois pas se confondre avec la simetría gaugeana de la cromodinámica cuántica. Dans ce schéma, les mesones légers (d'espín 0) et les bariones (espín -1/2) étaient groupés ensemble en octetos de simetría de goût. Un classement des bariones d'espín -3/2 dans une représentation 10 a lancé la prédiction d'une nouvelle particule, la Ω^-. Sa découverte en 1964 a porté à l'acceptation de ce modèle. La représentation 3 qu'il manquait il a été identifié comme les quarks.

1. REDIRECT Personnel:Rendez-vous requis

Le schéma a été appelée par Gell-Mann comme de huit façons (eightfold way en anglais), une intelligente association des octetos du modèle avec les huit chemins ou façons du bouddhisme.

Découverte expérimentale

À intervenus du décennie de 1960 il y avait un vrai consensus en que le protón possédait une taille approchée de 10^–15 m avec une distribution douce de charge dans son intérieur. Les analyses de certaines propriétés de réactions de grandes énergies d'hadrones a porté à Richard Feynman à postular subestructuras d'hadrones, à ceux que il appelle partones (parce qu'étaient part des hadrones).^[4]

La série d'expériences en le SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) entre 1967 et 1973 avaient pour objectif d'étudier la dispersion électron-protón et voir la distribution de charge en le protón^[5]. Ces expériences étaient très semblées aux réalisés par Rutherford ans derrière pour confirmer l'existence du noyau atomique. Le SLAC est un accélérateur de particules linéaire où particules comme les électrons ils peuvent obtenir des énergies de jusqu'à 50 GeV, le suffisante pour que ceux-ci puissent traverser nucleones.

L'analyse théorique des collisions inelásticas qu'eussent lieu entre l'électron et le protón l'avait travaillé James Bjorken. Est a envisagé diverse hypothèses pour expliquer la fonction de forme de la dispersion. De toutes elles, la plus spéculative il était envisager au protón composé par particules ponctuelles chargées et avec espín 1 / 2. À l'analyser les données pour des différentes quantités pour l'instant transférés au protón, s'a vérifié que l'ajustage de Bjorken avec telle hypothèse était l'approprié^[5]. Ils s'étaient découvert les quarks de façon expérimentale ce que a permis obtenir le prix Nobel de Physicienne de 1990 à Taylor, Kendall et Friedmann, leaders des expériences en le SLAC.

il plus avance, autres expériences de collisions inelásticas avec neutrinos faites en le CERN ont servi pour confirmer les résultats du SLAC. Il s'a confirmé que les partones de Feynmann et les quarks étaient exactement la même chose. Avec la preuve de la liberté asintótica en la cromodinámica cuántica qu'ont réalisé en 1973 David Gross, Frank Wilczek et David Politzer, la connexion s'a fait stable. À ces scientifiques il se leur a accordés le prix Nobel de Physicienne dans le 2004 par ce travail. Kendall A dit sur la trouvaille:

1. REDIRECT Personnel:Notes au pied

Différents goûts

il Au début se croyait qu'ils seulement existaient le quark en dessus, en bas et bizarre. En 1970, Sheldon Glashow, John Iliopoulos et Luciano Maiani postularon l'existence du quark enchanté pour empêcher changements ne physiques de goût dans les désintégrations faibles qui pourraient il apparaître dans le modèle standard. La découverte du mesón J/ψ en 1974 a porté à la reconnaissance de que celui-ci était fait d'un quark enchanté et son antiquark.^[6]

Après, il s'a posé l'hypothèse du cinquième et sixième quark, appelés quark cime et fond. L'existence d'une troisième génération de quarks a été predicha par Makoto Kobayashi et Toshihide Maskawa en 1973, ils s'ont rendus compte que la violation de la simetría CP par kaones neutros ne pourrait pas s'accommoder dans le modèle standard avec les deux générations jusqu'à ce moment existants de quarks. Le quark fond a été découvert en 1977 et le quark cime en 1996.^[7]

Ils sont principalement dans le repas... asi Est tu manges quarks est un type de fromage blancuazco, comme de chèvre, des alpes est originaire, asi comme chanter tiroles est le quark.

Signification de quark

Le mot a été originalmente désignée par Murray Gell-Mann comme un mot sans sens que rimaba avec pork,^[8] Mais sans ortographie.^[9] Après, il a trouvé le mot «quark» dans un livre de James Joyce intitulé Finnegans Wake et de se a ici usé son ortographie:

1. REDIRECT Personnel:Notes au pied

Gell-Mann A dit sur ceci que^[10]

1. REDIRECT Personnel:Notes au pied

La phrase trois quarks (three quarks en anglais) encajaba particulièrement bien (comme se mentionne dans le rendez-vous) puisque dans ce temps seulement y avait trois quarks connus et alors les quarks étaient en des groupes de trois en les bariones.

Dans le livre de Joyce, se donne aux oiseaux marins trois quarks, quark prend une signification comme le cri des gaviotas (probablement onomatopeya comme quack pour les canards). Le mot est aussi un jeu de mots en entre Munster et sa capitale provinciale Cork.

Génération

Les physiciens sont allés en séparant aux particules que, d'abord théoriques, sont allés en trouvant experimentalmente dans les accélérateurs de particules. Ils les ont divisés en générations de deux leptones et deux quarks. Entre ils il varie la masse qu'il va en augmentant d'accord au nombre de la génération, en étant la troisième la plus lourde jusqu'au moment. Le modèle standard predice les trois générations de quarks et leptones que connaissons mais il ne pourrait pas s'écarter du tout la possibilité d'une quatrième génération.

Dans le cas des quarks avons comme première génération aux quarks en dessus et en bas; les de deuxième ils sont les quarks enchanté et bizarre; et les de troisième génération ils sont les quarks fond et cime.

Propriétés

Les quarks ne se trouvent pas libres dans la nature mais que se groupent en formant hadrones. Ceux-ci se divisent en deux types:

• Mesones: formés par un quark et un antiquark (piones, kaones,...)
• Bariones: Formés par trois quarks (protones, neutrones,...)

Ils existent 6 types de quarks, chacun avec son goût, sa charge, son isospín faible et sa masse (entre les propriétés les plus importantes). Une liste de ces propriétés pour chaque quark serait:^[11][12]

Nom	Symbole	Génération	Isospín Faible	Goût	Charge	Masse
en dessus (up)	ou	1	+½	Iz=+½	+⅔	1,5 – 4,0
en bas (down)	d	1	-½	Iz=-½	-⅓	4 – 8
bizarre (strange)	s	2	-½	S=-1	-⅓	80 – 130
enchanté (charm)	c	2	+½	C=1	+⅔	1150 – 1350
fond (bottom)	b	3	-½	B'=-1	-⅓	4100 – 4400
cime (top)	t	3	+½	T=1	+⅔	170900 ± 1800

Je joins aux leptones, les quarks forment pratiquement toute la matière de laquelle nous sommes entourés. En concret ils la constituent les deux premiers quarks puisque forment les protones et neutrones que à son tour forment les noyaus atomiques.

Charge

La charge électrique des quarks est -⅓ ou +⅔ de la charge élémentaire. Par ceci toujours les particules composées (bariones et mesones) ont une charge entière. Experimentalmente (Par exemple dans la expérience de la goutte d'huile de Millikan) n'y a pas information de charges fraccionarias de particules isolées. La troisième part de la charge en les hadrones est en raison de la présence des quarks. il actuellement se méconnaît par quel la somme des charges des quarks en un protón se correspond exactement à la de l'électron, un leptón, avec signe opposé.

Masse

Bien que si il bien se parle de la masse des quarks dans le même sens que la masse de n'importe quelle autre particule, la notion de masse pour un quark est compliquée par le fait que les quarks ne peuvent pas se trouver seuls dans la nature, toujours se trouvent accompagnés d'un gluón, par le général. Comme résultat, la notion de la masse d'un quark est une construction théorique qu'il a senti seulement lorsque se précise exactement qu'il s'usera pour la définir.

La simetría quiral approchée de la cromodinámica cuántica, par exemple, permet définir le radio entre diverse masses de quarks à travers des combinaisons des masses des octetos pseudoescalares des mesones dans le modèle de quarks par la théorie de perturbation quiral, avons:

Le fait de que le quark en dessus ait masse il est importante parce qu'y avait un problème avec la violation CP si ceux-ci n'avaient pas masse. Les valeurs absolues des masses sont déterminées par les règles de somme de fonctions espectrales (ou aussi les règles de somme de la cromodinámica cuántica).

Un autre méthode pour préciser les masses des quarks a été usée par Gell-Mann et Nishijima dans le modèle de quarks que reliait la masse du hadrón avec la masse des quarks. Ces masses, appelées masses constituantes de quarks, sont considérablement différentes des masses définies antérieurement. Les masses constituantes n'ont pas aucune signification dynamique posterior.

D'autre part, les masses des quarks plus massifs, le enchanté et le fond, s'ont obtenus des masses des hadrones que contenaient un quark lourd (et un antiquark léger ou deux quarks légers) et de l'analyse de quarkonios. Les calculs de l'enrejado de la cromodinámica cuántica en usant une théorie effective de quarks lourds ou cronodinámica cuántica ne relativista sont usées actuellement pour déterminer la masse de ces quarks.

Le quark cime est le suffisamment lourd que la perturbation de la QCD peut être usée pour déterminer sa masse. Avant de sa découverte en 1995, la meilleure théorie estimait que la masse du quark cime pouvait s'obtenir de l'analyse globale de test de précision du modèle standard. Le quark cime, pourtant, a l'unique quantité de quarks que se desintegran avant d'hadronizarse. Alors, la masse peut être directement mesurée des produits desintegrados résultants. Ceux-ci seulement peuvent être faits en le Tevatrón qu'est l'unique accélérateur de particules avec la suffisante énergie pour produire quarks cime en abondance.

Isospín Faible

La valeur de cette propriété pour les quarks est de 1/2, et son signe il dépend de quel type de quark est. Pour les quarks type ou (ou, c et t) est de +1/2, alors que pour les autres, appelés quarks type d (d, s, b), est de -1/2. D'accord avec l'isospín faible, un quark type ou devra desintegrarse pour obtenir un quark type d et vice versa. ils ne s'admettent pas des désintégrations entre quarks du même type. Les particules qui permettent ces changements de charge de l'isospín faible sont les bosones W et Z.

Goût

En raison de la interaction faible tous les fermiones, et dans ce cas les quarks, peuvent changer de type; à ce changement se lui dénomme goût.^[13] Les bosones W et Z sont ceux qui ils permettent le changement de goût en les quarks, ces bosones sont les causantes de l'interaction faible. Chaque quark a un goût différent qu'interactuará avec les bosones d'une façon unique.

Le goût des quarks en dessus et en bas est le isospín faible, avant mentionné. Le quark bizarre, aura un nombre cuántico ou goût, homónimo, appelé extrañeza et a la valeur de -1. Pour le quark enchanté est enchanté et a la valeur de 1; et ainsi de suite avec les autres deux comme se peut voir dans la table antérieure.

Charge de couleur

Les quarks en étant fermiones doivent suivre le principe d'exclusion de Pauli. Ce principe implique que les trois quarks en un barión doivent être dans une combinaison antisimétrica. Pourtant la charge Q=2 du barión Δ⁺⁺ (qu'est une chambre du isospín I_z  =  3/2 des bariones) peut être réalisé seulement par quarks avec espín parallèle. Cette configuration est symétrique sous échange de quarks, ceci implique qu'il existe un autre nombre cuántico interne pour que puisse se faire cette combinaison antisimétrica. À cette propriété, ou nombre cuántico, se lui a dénommé couleur. La couleur n'a pas rien à voir avec l'aperçu de la fréquence de la lumière, par le contraire, la couleur est la charge enveloppée dans la théorie de gauge, plus connue comme cromodinámica cuántica.

La couleur est une simetría de gauge SA(3). Les quarks sont localisés dans la représentation fondamentale 3 et donc ont trois couleurs, analogue avec les trois couleurs fondamentales rouge, vert et bleu, d'ici vient son nom. Il est c'est pourquoi qu'il s'a l'habitude de dire qu'ils existent 18 types de quarks, 6 avec goût et chacun avec 3 couleurs.

Subestructura

Nouvelles extensions du modèle standard de physicienne de particules indiquent que les quarks pourraient être composés de subestructuras. Ceci assume que les particules élémentaires du modèle standard de physicienne de particules sont des particules composées; ces hypothèses sont en train d'être évaluées, bien que actuellement il ne s'est pas découvert telle structure. Les appels subestructuras des quarks se dénomment preones.

Antiquark

Le antiquark est la antipartícula que correspond à un quark. Le nombre de types de quarks et antiquarks dans la matière est le même. Ils se représentent avec les mêmes symboles que ceux-là, mais avec une barre dessus de la lettre correspondante, par exemple, si un quark se représente , un antiquark s'écrit .

Voyez-vous aussi

• Antiquark
• Physicienne de particules
• Forces fondamentales
• Murray Gell-Mann
• Leon Max Lederman
• Preón
• Modèle standard de physicienne de particules

Notes

Tu raccordes externes

• Wikimedia Commons Héberge contenu multimédia sur Quark.Commons
• FisicaRecreativa.Net («Qu'est-ce que est un quark?», Par Isaac Asimov).
• ParticleAdventure.org (L'Aventure des Particules, raccordez très illustratif sur la physicienne de particules).
• Pdg.lbl.gov (Particle Date Group: page sur des données de particules; en anglais).
• Physics.ox.ac.uk (Page très illustrative de l'Université d'Oxford sur le protón; en anglais).

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