Kategorier dette opslag er registreret under:
Arbejde  .  Videnskab  .  Naturvidenskab  .  Fysik
DatoOpdatering
Indhold
Diskussionsforum
Send
Sidst ajourført: 1/5 2003
Læst af: 514.101
Arbejde  .  Videnskab  .  Naturvidenskab  .  Fysik
: :
Quark

Indenfor partikelfysikken er quarker den ene af de to partikel-familier, der menes at være elementarpartikler og udelelige. Den anden familie er leptoner. Partikler der består af quarker kaldes hadroner. Velkendte eksempler herpå er protoner og neutroner. Der findes ustabile partikler, mesoner, der består af en quark og en anti-quark. Den letteste er pi-mesonen

Quarker eksisterer aldrig alene, kun i grupper. De adskiller sig fra leptonerne ved deres elektriske ladning. Leptoner som elektronen eller myonen har en ladning der er et heltal (+1, 0 eller -1) gange med den såkaldte elementarladning, der svarer til elektronens ladning. Quarker har ladningen +2/3 eller -1/3 og antiquarker -2/3 eller 1/3. Alle quarker har et spin på ½ or er derfor fermioner.

Navn Ladning Masse (MeV)
Up +2/3 4
Down -1/3 8
Charm +2/3 1500
Strange -1/3 150
Top (eller Truth) +2/3 176,000
Bottom (eller beauty) -1/3 4,700

En proton består af to Up quarker og en Down, hvilket giver den ladning +1. En neutron består af to Down quarker og en Up, hvilket giver den ladningen 0. Almindeligt stof består udelukkende af sådanne Up og Down quarker. De fire andre quarker kan kun dannes i partikelacceleratorer og henfalder hurtigt til Up eller Down.

Ifølge teorien for de stærk vekselvirkninger, kvante-kromodynamikken eller Quantum Chromo Dynamics (QCD), har quarker yderligere en egenskab, der kaldes «farve-ladning» - hvilken intet har at gøre med rigtige farver. I stedet for blot positive og negative ladninger som i elektromagnetismen, findes der tre «positive» farve-ladninger: «rød», «grøn» og «blå» (eller 6 forskellige hvis vi medregner anti-ladningerne). Iflg. denne teori kan der kun eksistere «farve-neutrale» partikler hvilket udelukker at quarker findes frie. Partikler der består af en «rød», «grøn» og en «blå» kaldes baryoner, hvor protonen og neutronen er de vigtigste eksempler. Mesonerne består af en quark og en antiquark i den tilsvarende antifarve.

Partikler af forskellig «farve» tiltrækkes af hinanden, mens partikler af samme farve frastødes. Denne vekselvirkning beskrives i QCD som udvekslingen af gluoner - partikler der selv bærer en farve-ladning. Quarkers farve er derfor ikke statisk, men varieres med gluonen, der dog giver det samlede resultat: neutral. Eftersom gluonerne selv har farveladning vekselvirker de hinanden og kan endda danne partikler der er sammensat udelukkende af gluoner. En sekundær effekt af den stærke kernekraft er at protoner og neutroner holdes sammen i atomkernen. Kernekræfterne er således et restprodukt af de kræfter der holder sammen på kernepartiklerne selv.

Når man i  partikelacceleratorer forsøger at adskille quarkerne i mesoner eller baryoner, bliver den stærke kernekraft faktisk stærkere jo længere de kommer fra hinanden. Når man når et vist punkt, er det energimæssigt mere favorabelt at omdanne en del af energien til to nye quarker og neutralisere den tiltagende kraft. I denne process, der kaldes hadronisering, dannes en quark og en anti-quark ud af vakuumet med ladninger der neutraliserer de to oprindelige farveladninger og nettoresultatet er dannelse af en ny meson. Det er denne mekanisme der forhindrer, at frie quarker observeres.

Teorien bag quarker blev først udviklet af fysikerne Murray Gell-Man og George Zweig, der fandt ud af, at de kunne forklare egenskaberne ved mange partikler ved at opfatte dem som sammensatte af quarker. Selve navnet quark kommer fra sætningen «three quarks for Muster Mark» - en vrøvlesætning i James Joyces bog Finnegans Wake

A.J. / K.Han.