Кварк

Кварки в ядрената физика се наричат вид елементарни частици, считани засега за неделими или „най-елементарни“.

Видове кварки

За да обясни свойствата на елементарните частици, през 1963 година американският физик Мъри Гел-Ман предлага теоретичен модел, съгласно който всички бариони и мезони са изградени от по-малки частици, наречени кварки. Думата”кварк” няма определено смислово значение. С присъщо на физиците чувство за хумор Гел-Ман я заимства от романа "Бдението над Финеган" на известния писател Джеймс Джойс, чийто герой в съня си чува странната фраза „Три кварка за мистър Марк”. Първоначално кварковият модел на адроните (това е общото наименование на мезоните и барионите) включва 3 кварка, които се означават със символите u,d и s. Това са първите букви от названията на кварките на английски език (имената им са дадени съвсем произволно): up (горен), down (долен) и strange (странен). Кварките са единствените частици с дробен електричен заряд. u — кваркът има положителен заряд +2е/3, докато d- и s- кварките са носители на отрицателен заряд –е/3.

Според съвременните представи цялата материя е изградена от 6 лептона и 6 кварка. Всички досегашни опити да се изолират отделни кварки са завършили с неуспех. Независимо от това съществуват убедителни косвени експериментални доказателства за съществуването на кварките. Експериментално са определени и техните маси. Шестият, т.нар. топ-кварк, е открит през 1995 г. на ускорителя във "Фермилаб" (САЩ). Неговата маса е 340 000 пъти по-голяма от масата на електрона и 185 пъти по-голяма от масата на протона.

На всеки кварк съответства антикварк със същата маса, но с противоположен електричен заряд.

Описание

Заедно с лептоните те са един от двата вида фермиона със спин −½. Обектите, съставени от кварки, се наричат адрони, като най-известните примери са протонът и неутронът. Кварките се различават от лептоните по наличието на допълнително квантово число, наречено цвят. Освен това лептоните имат цял електрически заряд (−1 или 0 в единици електронен заряд), докато кварките имат дробен електрически заряд
($-{1 \over 3}$ или $+{2 \over 3}$).

Според Квантовата хромодинамика (КХД) всеки обект който има цветен заряд различен от нула, не може да бъде наблюдаван в свободно състояние. Това свойство се нарича конфайнмънт (от англ. confinement). Те са затворени в безцветните адрони. Ето защо до настоящия момент отделни кварки не са наблюдавани. Експерименталното потвърждение за тяхното съществуване е чрез наблюдаване на струи (на англ. jets) от адрони с общо начало. В детекторите за елементарни частици винаги се наблюдават поне две струи. Отчитайки и закона за запазване на импулса индиректно се наблюдават обектите кварки.

Кваркова структура на протон: 2 горни и един долен кварк.

• Кварките взаимодействат чрез цветните взаимодействия. Техните съответни античастици са познати като антикварки. Кварките съществуват в шест разновидности:

Поколение	Име	Символ	Ел. заряд (е)	Маса (MeV)	Спин	Антикварк	Символ
1	Горен (u)		+2/3	1.5 до 4		Антигорен кварк
1	Долен (d)		−1/3	4 до 8		Антидолен кварк
2	Странен (s)		−1/3	80 до 130		Антистранен кварк
2	Чаровен (c)		+2/3	1,150 до 1,350		Античаровен кварк
3	Дънен (b)		−1/3	4,100 до 4,400		Антидънен кварк
3	Топ (t)		+2/3	178,000 ± 4,300		Антитоп кварк

На лов за кварки

В Брукхейвънската национална лаборатория в Ню Йорк се извършват експерименти целящи да се наблюдават кварки като снопове ядра на златото се насочват един срещу друг при скорост близка до светлинната. Резултатът е възстановяване на онова състояние на материята - така наречената "кварк-глуонна плазма" — каквото се предполага, че е съществувало десет милионни от секундата след Големия взрив.

Вижте също

• Елементарна частица
• Стандартен модел