400 v. Chr. Der griechische Philosoph Demokritis schlug das Konzept der vor Atom . Er dachte, wenn Sie ein Stück Materie nehmen und es wiederholt teilen würden, würden Sie schließlich einen Punkt erreichen, an dem es nicht weiter geteilt werden könnte.
Demokrit glaubte auch, dass die Atome verschiedener Substanzen unterschiedliche Größen, Gewichte und Formen hatten. Heute wissen wir, dass er genau richtig war.
VERBINDUNG: PARTIKEL MIT 5 QUARKS, DIE AM GROSSEN HYDRON-KOLLIDER ENTDECKT WURDEN
Etwa 2.000 Jahre später, 1814, englischer Chemiker John Dalton vorgeschlagen, dass alle Materie aus Atomen besteht und dass einzelne Elemente durch das Gewicht ihrer Atome charakterisiert werden können.
1911 in Neuseeland geborener Physiker Ernest Rutherford schlug ein Modell eines Atoms vor, das aus einem positiv geladenen Atomkern besteht, der aus Protonen und Neutronen besteht und von negativ geladenen Elektronen umkreist wird. Bis 1913 dänischer Physiker Niels Bohr hatte dieses Modell so verfeinert, dass es spezifische Orbitale für die Elektronen enthält. 1926 österreichischer Physiker Erwin Schrödinger erläuterte das "Wolkenmodell" für Elektronen.
"Drei Quarks für Muster Mark!"
Heute wissen wir, dass die Protonen und Neutronen im Atomkern bestehen aus Quarks . Dieser Name wurde ihnen vom amerikanischen Physiker gegeben Murray Gell-Mann , der den Namen aus dem Roman übernommen hat Finnegans Spur von James Joyce: "Drei Quarks für Muster Mark! Sicher, er hat nicht viel Rinde. Und sicher, jeder, den er hat, ist alles neben der Marke."
Gell-Mann und Physiker George Zweig unabhängig entwickelte die Quark-Hypothese, obwohl Zweig die Teilchen "Asse" nannte. Während Gell-Mann, der im vergangenen Mai verstorben war, für seine Arbeit 1969 den Nobelpreis für Physik erhielt, muss Zweig noch so geehrt werden.
Nach der Theorie bilden Quarks zusammen Verbundteilchen, sogenannte Hadronen. Protonen und Neutronen sind stabile Formen von Hadronen. Aufgrund von a Phänomen genannt Farbbeschränkung Quarks können nicht direkt beobachtet werden, sie kommen nur in Hadronen vor.
Sechs "Aromen" von Quark
Es gibt sechs Typen oder Aromen von Quark, genannt nach oben , nach unten , Charme , seltsam , oben und unten . Für jeden Quarkgeschmack gibt es ein entsprechendes Antiteilchen, genannt an Antiquark .
Antiquarks unterscheiden sich von Quarks darin, dass einige ihrer Eigenschaften, wie z. B. die elektrische Ladung, gleich groß sind, aber ein entgegengesetztes Vorzeichen haben.
Quarks haben bestimmte intrinsische Eigenschaften :
* Elektrische Ladung
* Masse
* Drehen
* Farbladung
Es ist dieses letzte Attribut - Farbladung - das bewirkt, dass sich Quarks in der starke Interaktion und die Theorie hinter dieser Interaktion heißt Quantenchromodynamik QCD .
Die QCD-Theorie besagt, dass es drei Arten von Farbladungen gibt - Blau, Grün und Rot sowie drei Arten von Antifarben - Antiblue, Antigreen und Antired. Physiker repräsentieren diese Anti-Farben - Antired, Antigreen und Antiblue - als Cyan, Magenta undGelb. Jeder Quark trägt eine Farbe, während jeder Antiquark eine Farbe trägt.
Es ist dieses System der Anziehung und Abstoßung zwischen Quarks, das mit verschiedenen Kombinationen der drei Farben aufgeladen ist, das als starke Wechselwirkung bezeichnet wird, und die Kraft wird durch krafttragende Teilchen übertragen, die als bezeichnet werden. Gluonen .
Farbe "Weiß"
"Die Welt des Quarks hat alles mit einem Jaguar zu tun, der in der Nacht kreist" - Arthur Sze
Ein Quark mit einem einzigen Farbwert, z. B. Blau, kann ein System mit einem Antiquark bilden, der die entsprechende Antifarbe, in diesem Fall Antiblue, aufweist. Das Ergebnis ist Farbneutralität oder "weiße" Farbe und die daraus resultierenden zwei-quark Meson hat eine Nettofarbladung von Null. Ein Meson ist ein Mitglied einer Familie subatomarer Partikel, die aus einem Quark und einem Antiquark besteht.
Baryonen von denen das Proton und das Neutron die häufigsten Beispiele sind, werden aus drei Quarks gebildet. Ein Quark muss eine Farbladung von Blau haben, einer muss eine Farbladung von Grün haben und der dritte muss eine Farbladung von Rot habenDas Ergebnis ist Farbneutralität oder "Weiß".
Gleiches gilt für Antibaryonen die aus einem Antiquark mit Farbladungs-Antiblue, einem Antiquark mit Farbladung von Antigreen und einem Antiquark mit Farbladung bestehen.
Während das Farbladungsattribut von Quarks und Gluonen völlig unabhängig von der alltäglichen Bedeutung von Farbe ist, wurde es aufgrund seiner Analogie zu den Primärfarben zu einem beliebten Modell. Richard Feynman ein amerikanischer Physiker, von dem nicht bekannt war, dass er gerne Narren erträgt, bezeichnete seine Kollegen als "idiotische Physiker", weil er den verwirrenden Namen "Farbe" gewählt hatte.
Der Gluon
Das Teilchen, das überträgt, oder vermittelt die starke Kraft zwischen Quarks heißt Gluon . Um alle möglichen Wechselwirkungen zwischen den drei Farben der Quarks zu berücksichtigen, müssen acht Gluonen vorhanden sein, von denen jedes eine Mischung aus einer Farbe und einer Antifarbe enthält. Zum Beispiel Rot und Antigreen.
Während das krafttragende Teilchen für die elektromagnetische Kraft , die Photon kann über große Entfernungen betrieben werden, das Gluon arbeitet aus nächster Nähe - sehr Nahbereich. Es ist auf einen Abstand von ca. 10 begrenzt. −15 Meter, die kürzer als der Durchmesser eines Atomkerns sind.
Dies erklärt, warum Quarks in Baryonen wie Protonen und Neutronen sowie in Mesonen eingeschlossen sind und nicht unabhängig voneinander beobachtet werden können. Selbst wenn Sie enorme Energie ausüben und einen einzelnen Quark aus einem Proton schlagen, anstatt den Quark zu erhalten, Siewürde ein Quark-Antiquark-Paar oder Meson bekommen.