Kvark

Kvarky jsou skupina elementárních částic, základních stavebních kamenů hmoty. Z kvarků jsou složeny hadrony (tvoří např. vnitřní strukturu nukleonů, tedy protonů a neutronů).

[editovat] Historie

Kvarková struktura byla teoreticky předpovězena v roce 1964 (nezávisle na sobě M. Gell-Mann a G. Zweig). O pět let později došlo k potvrzení na lineárním urychlovači SLAC ve Stanfordu při rozptylových experimentech s protony.

Kvarky byly dlouho považovány za teoretický nástroj umožňující objasnit chování hadronů a mezonů. Dnes jsou však již chápány jako reálné částice.

Název kvark pochází z knihy Finnegans Wake (česky Plačky nad Finneganem) od autora Jamese Joyce. Slovo kvark i jednotlivé názvy pochází od Gell-Manna, který k nim nakreslil i ilustrační obrázky.

Již v roce 1974 se objevily první modely počítající s tím, že kvarky se skládají z dalších menších částic, tzv. preonů. Dodnes však pro tyto teorie neexistuje experimentální důkaz, kvarky se chovají jako bodové až do rozměrů řádově 10 ^{− 18} metru a tam je i hranice současných experimentálních možností.

[editovat] Vlastnosti

Kvarky jsou jediné elementární částice, které podléhají všem známým základním interakcím.

Kvarky nelze při nízkých energiích pozorovat jako volné částice (to je důsledek tzv. asymptotické volnosti), ale pouze prostřednictvím rozptylových experimentů a na základě symetrií ve vlastnostech pozorovaných hadronů.

Vysoce energetická srážka hadronů však může způsobit jejich „roztavení“ a vznik tzv. kvark-gluonového plazmatu. V něm se kvarky mohou pohybovat volně. Tento stav hmoty měl být ve vesmíru 20-30 mikrosekund po Velkém třesku a lze jej na extrémně krátkou dobu vytvořit v částicovém urychlovači.

Kvarky se řadí k fermionům se spinem a baryonovým číslem .

Ke každému kvarku existuje příslušná antičástice - antikvark.

[editovat] Vůně

Kvarky se rozdělují na šest tzv. vůní.

Symbol	Vůně	Klidová hmotnost (MeV/c²)	Elektrický náboj	Izospin	Podivnost	Půvab	Krása	Pravda	Antičástice
d	dolů (angl. down)	4 - 8			0	0	0	0
u	nahoru (angl. up)	1,5 - 4			0	0	0	0
s	podivný (angl. strange)	80 - 130		0	− 1	0	0	0
c	půvabný (angl. charm)	1150 - 1350		0	0	+ 1	0	0
b	krásný (angl. beauty), popř. spodní (bottom)	4100 - 4400		0	0	0	− 1	0
t	pravdivý (angl. truth), popř. horní (top)	170900 ± 1800		0	0	0	0	+ 1

Elektrický náboj, izospin, podivnost, půvab, krása a pravda představují kvantová čísla kvarku.

Kvarky řadíme do generací (podobně jako leptony). První generaci tvoří kvarky u a d, druhou generaci tvoří kvarky s, c a třetí generaci tvoří kvarky b a t.

[editovat] Barevný náboj

Každý z kvarků se navíc může vyskytnou ve třech barvách, jimž přiřazujeme hodnoty červená, zelená nebo modrá. Barvy slouží pouze k určitému označení a představují jistý druh náboje (tzv. barevný náboj). V žádném případě to tedy neznamená, že by kvarky měly červenou, zelenou, modrou, popř. jinou barvu. Barva má v tomto případě podobný význam jako např. elektrický náboj.

[editovat] Hadrony

Podrobnější informace naleznete v článku Hadron.

Ze tří kvarků se skládá baryon, a to tak, že každý kvark má jinou barvu, tzn. výsledný baryon je bezbarvý. Baryon tedy může mít hodnotu podivnosti až o velikosti 3. Z kvarku a antikvarku stejné barvy vznikají mezony. Barvy kvarků v mezonu se mění, přičemž pravděpodobnost zachycení kterékoli ze tří barev je stejná, tzn. při sledování mezonu v určitém časovém intervalu se mezon také jeví jako bezbarvý.

Kvarky jsou v hadronech vzájemně vázány prostřednictvím gluonů.

[editovat] Příklady složení částic z kvarků

• Mezon K⁽⁰⁾ je složen z kvarku d (down) a antikvarku (má podivnost -1)
• Mezon K⁽⁺⁾ je složen z kvarku u (up) a antikvarku (má také podivnost -1)
• Mezon K^(-) je složen z kvarku s (strange) a antikvarku (má podivnost +1)
• Mezonové rezonance K^* mají stejné složení jako mezony K.
• Mezon π⁽⁰⁾ má složení
• Mezon π⁽⁺⁾ obsahuje d a
• Mezon π^(-) obsahuje u a
• Mezonové rezonance ρ mají stejné složení jako mezony π
• Neutron n⁽⁰⁾ je složen z kvarků d, d, u
• Proton p⁽⁺⁾ je složen z kvarků u, u, d
• Baryon Ε⁽⁰⁾ obsahuje u, d, s
• Baryon E⁽⁺⁾ obsahuje u, u, s
• Baryon E^(-) obsahuje d, d, s
• Baryon Ξ⁽⁺⁾ obsahuje s, s, d
• Baryon Ξ^(-) obsahuje s, s, u
• Baryon Δ⁽⁰⁾ obsahuje u, d, d nebo u, d, s
• Baryon Δ⁽⁺⁾ obsahuje u, u, d
• Baryon Δ⁽⁺⁺⁾ obsahuje u, u, u
• Baryon Δ^(-) obsahuje d, d, d
• Baryon Ω^(-) obsahuje s, s, s

[editovat] Související články

• Elementární částice

[editovat] Externí odkazy

• Kvarky na aldebaran.cz
• Quarks (HyperPhysics)

Tento fyzikální článek je příliš stručný nebo neobsahuje důležité informace. Pomozte Wikipedii tím, že jej vhodně rozšíříte.