Vă explicăm ce sunt quarcii, cum au fost descoperiți și care este modelul quarcilor. De asemenea, alte particule subatomice.
Quarcii sunt particule mai mici decât neutronii și protonii.Ce sunt quarkurile?
Cuarcurile sau cuarcurile sunt un tip de particulă subatomică elementar, care se încadrează în categoria de fermioni, și ale căror interacțiuni puternice constituie materie a nucleelor atomice. Numele său provine din roman Trezirea lui Finnegan de autorul irlandez James Joyce.
Cuarcii sunt particulele cărora protoni Y neutroni sunt fabricate, precum și alte tipuri de particule minuscule numite hadroni.
Acești termeni pot fi confuzi, dar nu trebuie să îi înțelegi la astfel de niveluri tehnice pentru a ști ce este un quarc: cele mai mici particule din quarc. materie, care interacționează liber cu cele patru forțe fizice elementare: Forta gravitationala, forță electromagnetică, forță nucleară puternică și forță nucleară slabă.
Alături de leptoni, quarcurile sunt blocurile de bază ale materiei. Așa cum există materie și antimaterie, există și quarci și antiquarcuri.
În plus, există șase tipuri sau „arome” de quark. Astfel, toți mezonii și barionii materiei, adică mai mult de 200 de particule subatomice diferite, pot fi construiți prin combinarea a trei cuarci (sau antiquarci) diferiți (barioni), sau un cuarc-antiquarc (mezoni), uniți prin interacțiuni puternice. .
Descoperirea quarcilor
Timp de multe decenii s-a presupus că protonii, neutronii și electroni erau particulele fundamentale ale materiei, adică nimic nu putea exista mai mic decât ele.
Cu toate acestea, studiul așa-numiților nucleoni (neutroni și protoni, locuitori ai nucleului atom) au arătat că dimensiunea lor era mult mai mare decât cea a electronilor și că se poate presupune că ei ar fi, la rândul lor, alcătuiți din ceva mai mic și mai simplu. Cuarcii au venit să răspundă la această întrebare.
Simultan, au fost propuși în 1964 de Murray Gell-Mann și George Zweig, deși complet independent. Acești oameni de știință au observat necesitatea existenței cuarcilor prin natura interacțiunii puternice dintre particulele din nucleul atomic.
În plus, multe dintre proprietățile sale erau inexplicabile dacă nu existau structurilor intern în interiorul protonilor și neutronilor. Astfel, existența a trei particule mai mici, numitecuori (ulteriorquarcuri, deși Zweig a propus inițial numeleași sau „asi”), care ar avea aincarcare electrica 1/3 si 2/3 sarcina.
Această ipoteză a fost testată experimental în SLAC (Centrul de accelerație liniară Stanford sau „Stanford Center for Linear Accelerator” în anii următori. Dar experimentul a arătat că nu existau trei, ci șase particule care ar putea alcătui protoni și neutroni. Pentru această descoperire, Taylor, Kendall și Friedman au câștigat în 1990 Premiul Nobel pentru Fizică.
Model Quark
Fiecare tip de quarc are caracteristici specifice.În cadrul modelului standard al materiei pe care îl gestionăm astăzi, quarcii ocupă cel mai simplu loc în materie.
În funcție de tipul de quarci pe care îl combinăm, putem obține diferite tipuri de particule, conform regulii de clasificare a hadronilor (așa-numitul „model de quarc”), care stabilește șase tipuri diferite de quarc (sau arome, „Arome”), fiecare dotat cu un „număr cuantic” care îi definește sarcina electrică:
- De mai sus (sus). Dotat cu un isospin +1/2 ca număr cuantic.
- Mai jos (jos). Dotat cu un isospin -1/2 ca număr cuantic.
- Farmecul (farmec). Dotat cu un farmec +1 ca număr cuantic.
- Ciudat (ciudat). Dotat cu o ciudățenie -1 ca număr cuantic.
- Stop (top) sau adevărul (adevăr). Dotat cu o superioritate (topness) +1.
- Fund (fund) sau frumusețe (frumuseţe). Dotat cu o inferioritate (fundul) -1.
Toate acestea pot părea foarte ciudate și pot părea ceva dintr-un joc video, dar au sens în modelul cuarcului, dacă ne gândim că aceste particule minuscule se unesc în triplete sau triade pentru a forma diferite tipuri de particule subatomice mai mari.
Când suma încărcărilor lor dă numere întregi, ei formează hadroni.
La aceasta ar trebui adăugat, totuși, că quarcii pot avea încă trei tipuri de încărcătură, care este „culoare”. Nu este vorba, însă, de culoare, dar acesta este numele pe care oamenii de știință l-au dat acestei proprietăți, care este un tip de afinitate, responsabilă pentru puternica atracție nucleară (prin încă o particulă numită „gluoni”).
Aceste culori pot fi albastru, verde sau roșu, și este ceea ce distinge, de exemplu, neutronii și protonii de electroni (particule de tip lepton), deoarece aceștia din urmă nu sunt formați din quarci și nu simt interacțiunea nucleară puternică, ci cea slabă. .
Conform acestui model, particulele fundamentale ale materiei sunt quarcii și leptonii.
Alte particule subatomice
Alte tipuri de particule subatomice sunt:
- Fermionii. Împreună cu bosonii, ei sunt particulele fundamentale ale materiei, caracterizate prin faptul că au un spin semiîntreg sau un moment unghiular (1/2, 3/2 etc.). Există doar două tipuri de fermioni: quarci și leptoni.
- Leptoni Sunt un tip de fermion, înzestrați cu ½ spin (fie + sau -) și care nu experimentează, spre deosebire de quarci, interacțiunea nucleară puternică a materiei. Există șase tipuri de leptoni: electroni, muoni, taus, neutrini electronici, neutrini muoni și neutrini tau. Primele trei au o sarcină electrică +1 sau -1, iar restul au o sarcină 0.
- bozoni. Împreună cu fermionii, ei sunt particulele fundamentale ale materiei, caracterizate prin faptul că au un spin întreg (0, 1, 2 etc.) și nu respectă principiul excluderii Pauli. Exemple de bozoni sunt fotonii, gluonii sau gravitonii, adică particulele care implică forțe cunoscute.
- Mezoni. Sunt bosoni, adică hadroni cu spin întreg 0 sau 1, care răspund la interacțiunea nucleară puternică, deci sunt formați din quarci, conform stării quarc-antiquarc.
- Barioni Sunt compusi din trei quarci, iar exemplele lor cele mai reprezentative sunt neutronul si protonul, desi exista si alte tipuri, extrem de instabile.