Up kvark

A up kvark („felső”) vagy u-kvark (jele: u) a legkönnyebb a kvarkok közül, egyfajta elemi, az anyagot alkotó jelentős részecske. Ez, valamint a down kvark formálják a neutronokat (egy u, két d kvark), és az atommagok protonjait (két u, egy d kvark). Az anyag egyik legkisebb része, elektromos töltése ${\displaystyle 2/3}$ ${\displaystyle e^{-}}$, és a puszta tömege 1,5-3,3 MeV/${\displaystyle c^{2}}$ . Mint minden kvark, az u kvark is egy elemi fermion ${\displaystyle -1/2}$-es spinnel, és részt vesz mind a négy alapvető kölcsönhatásban: a gravitációs, elektromágneses, gyenge és az erős kölcsönhatásban. Az u kvark antirészecskéje az u antikvark, ami csak annyiban különbözik tőle, hogy töltése ellentétes előjelű.

A le és a furcsa kvark létezését 1964-ben Murray Gell-Mann és George Zweig feltételezte, hogy ezzel magyarázzák a hadronok Eightfold Way besorolási rendszerét. Az up kvarkot a kísérletek során először a Stanford Linear Accelerator Center-ben figyelték meg 1968-ban.

Története

A részecskefizika megalakulásától (a 20. század első fele), a hadronokat valamint a protonokat, neutronokat és a pionokat hitték elemi részecskéknek. Annak ellenére, hogy új hadronokat fedeztek fel, a "részecske-állatkert" pár részecskéből állt az 1930-as és 1940-es években, valamint több tucatból 1950-es években. A köztük lévő kapcsolatok tisztázatlanok voltak egészen 1961-ig, amikor Murray Gell-Mann és Yuval Ne'eman (egymástól függetlenül) javasolta az Eightfold Way nevezetű hadron-besorolási rendszert (más megfogalmazásban: SU – íz szimmetria).

Eme osztályozási rendszer a hadronokat izospin szerint osztályozta, de a rendszer bevezetésének fizikai háttere mindmáig tisztázatlan. 1964-ben, Gell-Mann és George Zweig (egymástól függetlenül) javasolták a kvark modellt, amely akkor az u, d és s kvarkokból állt. A kvark modell magyarázta a mezonok oktettekbe való csoportosulását („nyolcas út”), de a kvarkok létezésére csak 1968-ban a Stanford Linear Accelerator Center-ben találtak bizonyítékot. A nagyon rugalmatlan szórási kísérletek azt mutatták, hogy a protonoknak is vannak alkotóelemei, és ez a három, protont alkotó részecske a magyarázat a kvarkokra, azok létezésére.

Eleinte az emberek vonakodtak azonosítani a három testet, mint kvarkot, inkább Richard Feynman leírását részesítették előnyben, de idővel a kvark teória vált elfogadottá.

Tömege

Annak ellenére hogy igen gyakori, az u kvark puszta tömege nincs pontosan meghatározva, de valószínűleg 1,5 és 3,3 MeV/${\displaystyle c^{2}}$ között van. Ha mezonokban (részecske mely egy kvarkból és egy antikvarkból áll) vagy barionokban (részecske, mely három kvarkból áll) található, a kvarkok tényleges tömege megnő, a kvarkok közti gluonmező által létrehozott kötési energia miatt. Például, az u kvark tényleges tömege protonban 330 MeV/${\displaystyle c^{2}}$ körül van. Mivel az u kvarkok puszta tömege igen kicsi, ezért nem lehet előre kiszámítani, mivel figyelembe kell venni a relativisztikus hatásokat is.

Lásd még

• Kvark

Források

• 1. M. Gell-Mann (2000) [1964]. "The Eightfold Way: A theory of strong interaction symmetry". in M. Gell-Manm, Y. Ne'emann. The Eightfold Way. Westview Press. p. 11. ISBN 0-7382-0299-1. Original: M. Gell-Mann (1961), "The Eightfold Way: A theory of strong interaction symmetry", Synchroton Laboratory Report CTSL-20 (California Institute of Technology)
• 2. Y. Ne'emann (2000) [1964]. "Derivation of strong interactions from gauge invariance". in M. Gell-Manm, Y. Ne'emann. The Eightfold Way. Westview Press. ISBN 0-7382-0299-1. Original Y. Ne'emann (1961). "Derivation of strong interactions from gauge invariance". Nuclear Physics 26: 222. doi:10.1016/0029-5582(61)90134-1.
• 3. M. Gell-Mann (1964). "A Schematic Model of Baryons and Mesons". Physics Letters 8 (3): 214–215. doi:10.1016/S0031-9163(64)92001-3.
• 4. G. Zweig (1964). "An SU(3) Model for Strong Interaction Symmetry and its Breaking". CERN Report No.8181/Th 8419.

Külső hivatkozások

• R. Nave: Quarks. HyperPhysics. Georgia State University, Department of Physics and Astronomy. (Hozzáférés: 2008. június 29.)
• A. Pickering. Constructing Quarks. University of Chicago Press, 114–125. o. (1984). ISBN 0226667995