نفسر ما هي الكواركات وكيف تم اكتشافها وما هو نموذج الكواركات. أيضا ، الجسيمات دون الذرية الأخرى.
الكواركات هي جسيمات أصغر من النيوترونات والبروتونات.ما هي الكواركات؟
الكواركات أو الكواركات هي نوع من الجسيمات دون الذرية عنصري ، والتي تقع ضمن فئة الفرميونات، والتي تشكل تفاعلاتها القوية موضوع من النوى الذرية. اسمها يأتي من الرواية استيقظ فينيجان الكاتب الأيرلندي جيمس جويس.
الكواركات هي جزيئات منها البروتونات ص النيوترونات إنها مصنوعة ، بالإضافة إلى أنواع أخرى من الجسيمات الدقيقة تسمى الهادرونات.
قد تكون هذه المصطلحات محيرة ، لكن ليس عليك فهمها على هذه المستويات التقنية لتعرف ماهية الكوارك: أصغر الجسيمات في الكوارك. موضوع، والتي تتفاعل بحرية مع القوى الفيزيائية الأربعة: قوة الجاذبية، القوة الكهرومغناطيسية ، القوة النووية القوية والقوة النووية الضعيفة.
إلى جانب اللبتونات ، تعتبر الكواركات اللبنات الأساسية للمادة. مثلما هناك مادة و المادة المضادة، وهناك أيضا الكواركات والكواركات المضادة.
بالإضافة إلى ذلك ، هناك ستة أنواع أو "نكهات" من الكوارك. وهكذا ، يمكن بناء جميع الميزونات والباريونات للمادة ، أي أكثر من 200 جسيم دون ذري مختلف ، من خلال الجمع بين ثلاثة كواركات مختلفة (أو كواركات مضادة) (باريونات) ، أو كوارك مضاد كوارك (ميزونات) ، متحدًا بتفاعلات قوية. .
اكتشاف الكواركات
لعقود عديدة كان يُفترض أن البروتونات والنيوترونات و الإلكترونات كانت الجسيمات الأساسية للمادة ، أي أنه لا يوجد شيء أصغر منها.
ومع ذلك ، فإن دراسة ما يسمى بالنيوكليونات (النيوترونات والبروتونات ، سكان نواة ال ذرة) أن حجمها أكبر بكثير من حجم الإلكترونات وأنه يمكن افتراض أنها ستتكون بدورها من شيء أصغر وأبسط. جاءت الكواركات للإجابة على هذا السؤال.
في الوقت نفسه ، تم اقتراحهما في عام 1964 من قبل موراي جيل مان وجورج زويج ، على الرغم من أنهما مستقلان تمامًا. لاحظ هؤلاء العلماء الحاجة إلى وجود الكواركات من خلال طبيعة التفاعل القوي بين الجسيمات في نواة الذرة.
علاوة على ذلك ، كان العديد من خصائصه لا يمكن تفسيره ما لم يكن هناك الهياكل داخلي داخل البروتونات والنيوترونات. وهكذا ، يسمى وجود ثلاث جسيمات أصغرquorks (بعد ذلكجسيمات دون الذرية، على الرغم من أن زويج اقترح الاسم في البدايةارسالا ساحقا أو "aces") ، والتي سيكون لها امتدادالشحنة الكهربائية 1/3 و 2/3 تحميل.
تم اختبار هذه الفرضية بشكل تجريبي في SLAC (مركز المعجل الخطي ستانفورد أو "مركز ستانفورد للمسرع الخطي" في السنوات اللاحقة. لكن التجربة أشارت إلى أنه لم يكن هناك ثلاثة بل ستة جسيمات يمكنها تكوين البروتونات والنيوترونات. لهذا الاكتشاف ، فاز تايلور وكيندال وفريدمان بجائزة نوبل في الفيزياء عام 1990.
نموذج كوارك
كل نوع من الكوارك له خصائص محددة.ضمن النموذج القياسي للمادة الذي نتعامل معه اليوم ، تحتل الكواركات أبسط مكان في المادة.
اعتمادًا على نوع الكواركات التي نجمعها ، يمكننا الحصول على أنواع مختلفة من الجسيمات ، وفقًا لقاعدة تصنيف الهادرون (ما يسمى بـ "نموذج الكوارك") ، والتي تحدد ستة أنواع مختلفة من الكواركات (أو النكهات، "النكهات") ، تم منح كل واحدة "عددًا كميًا" يحدد شحنتها الكهربائية:
- في الاعلى (فوق). مُنحت بـ isospin +1/2 كرقم كمي.
- أقل (تحت). مُنحت بـ isospin -1/2 كرقم كمي.
- سحر (سحر). يتمتع بسحر +1 كرقم كمي.
- غريب (غريب). يتمتع بغرابة -1 كرقم كمي.
- قف (أعلى) أو الحقيقة (حقيقة). وهب التفوق (قمة) +1.
- الأسفل (الأسفل) أو الجمال (جمال). وهبوا دونية (القاع) -1.
قد يبدو كل هذا غريبًا جدًا ويبدو وكأنه شيء من لعبة فيديو ، لكنه منطقي في نموذج الكوارك ، إذا اعتقدنا أن هذه الجسيمات الصغيرة تتجمع في ثلاثة توائم أو ثلاثيات لتشكل أنواعًا مختلفة من الجسيمات دون الذرية الأكبر.
عندما يعطي مجموع رسومهم أعدادًا صحيحة ، فإنهم يشكلون الهادرونات.
ومع ذلك ، يجب أن نضيف إلى هذا أن الكواركات يمكن أن تحتوي على ثلاثة أنواع أخرى من الشحنة ، وهي "اللون". لا يتعلق الأمر حقًا باللون ، ولكن هذا هو الاسم الذي أطلقه العلماء على هذه الخاصية التي تعد نوعًا من التقارب ، وهو المسؤول عن الجذب النووي القوي (من خلال جسيم آخر يسمى "الغلوونات").
يمكن أن تكون هذه الألوان زرقاء أو خضراء أو حمراء ، وهو ما يميز ، على سبيل المثال ، النيوترونات والبروتونات عن الإلكترونات (جسيمات من نوع ليبتون) ، لأن الأخيرة ليست مكونة من كواركات ولا تشعر بالتفاعل النووي القوي بل بالضعف. .
وفقًا لهذا النموذج ، فإن الجسيمات الأساسية للمادة هي الكواركات واللبتونات.
الجسيمات دون الذرية الأخرى
الأنواع الأخرى من الجسيمات دون الذرية هي:
- الفرميونات. جنبا إلى جنب مع البوزونات ، فهي الجسيمات الأساسية للمادة ، وتتميز بوجود دوران نصف صحيح أو زخم زاوي (1/2 ، 3/2 ، إلخ). يوجد نوعان فقط من الفرميونات: الكواركات واللبتونات.
- لبتونات إنها نوع من الفرميون ، موهوبة بـ تدور (إما + أو -) ولا تختبر ، على عكس الكواركات ، التفاعل النووي القوي للمادة. هناك ستة أنواع من اللبتونات: الإلكترونات ، والميونات ، والتوس ، ونيوترينوات الإلكترون ، ونيوترينوات الميون ، ونيوترينوات تاو. الثلاثة الأولى بها شحنة كهربائية +1 أو -1 ، والباقي بها صفر شحنة.
- البوزونات. إلى جانب الفرميونات ، فهي الجسيمات الأساسية للمادة ، وتتميز بوجود عدد صحيح مغزلي (0 ، 1 ، 2 ، إلخ) ولا تتوافق مع مبدأ استبعاد باولي. من أمثلة البوزونات الفوتونات أو الغلوونات أو الجرافيتونات ، أي الجسيمات التي تتضمن قوى معروفة.
- ميزون. إنها بوزونات ، أي الهادرونات ذات العدد الصحيح المغزلي 0 أو 1 ، والتي تستجيب للتفاعل النووي القوي ، لذا فهي مكونة من الكواركات ، وفقًا لحالة الكواركات المضادة.
- باريونات تتكون من ثلاثة كواركات وأكثر الأمثلة تمثيلا لها هي النيوترون والبروتون ، على الرغم من وجود أنواع أخرى غير مستقرة للغاية.