Termania - Veliki splošni leksikon

kvarki [angleško], osnovni (elementarni) delci, iz katerih so sestavljeni hadroni, oz. delci, ki jih veže močna sila oz. interakcija (npr. nevtron, proton). 1956 je japonski fizik Shoichi Sakata na osnovi lastnosti hadronov in matematičnih simetrijskih načel domneval, da so hadroni sestavljeni. Neodvisno drug od drugega sta 1964 M. Gell-Mann in George Zweig izdelala modela osnovnih delcev. Sklepala sta, da so hadroni sestavljeni iz treh delcev z ustreznimi antidelci, ki imajo spin 1/2 h (h je Planckova konstanta) in v nasprotju z vsemi drugimi osnovnimi delci lahko nosijo naboj 1/3 ali 2/3 osnovnega naboja (pozitiven za kvarke in negativen za antikvarke). Gell-Mann si je za sestavni delec izbral ime kvark (angleško quark), ki ga je povzel iz romana J. Joycea Finneganovo bdenje (Finnegans Wake, 1939); ‘kvark’ je nekakšen živalski glas in nakazuje nenavadnost ali trojnost. Zweig si je za delec izmislil ime as. Čeprav je model kvarka temeljil na sprva nedokazanih postavkah, je bilo z njim prvič mogoče pojasniti določen red, ki so ga opazili v množici težkih osnovnih delcev, in te delce urediti v periodni preglednici podobno tabelo. V pospeševalnikih delcev takrat kvarkov še ni uspelo dokazati, saj so bile takrat dosežene energije premajhne. Eksperimentalne potrditve kvarkov so se začele takoj po nastanku teorije. 1974 so v obliki vezanega stanja kvark-antikvark dokazali četrti, c-kvark, in nato b-kvark, ki ima večjo maso. Zaradi simetrije so sklepali na obstoj šestega, t-kvarka, ki so ga po dolgih letih poskušanja dokazali aprila 1994 v ameriškem raziskovalnem laboratoriju za fiziko delcev (Fermijev laboratorij) v Chicagu (DESY, CERN). Od eksperimentalne potrditve t-kvarka je model kvarkov splošno sprejet in veljaven. Ok. 1972 se je začela razvijati kvantna kromodinamika, teorija, ki opisuje lastnosti sestavnih delcev hadronov in vezi med njimi.
Po zdajšnjih teorijah je šest kvarkov (in šest antikvarkov), ki so jih po njihovi značilni lastnosti poimenovali z nenavadnimi imeni up (gor), down (dol), sideways (vstran), charm (čar), bottom (dno) ali beauty (lepota) in top (vrh) ali truth (resnica). Navadno namesto celih imen uporabljajo le njihove začetnice; pravijo, da imajo kvarki okus (angleško flavour) u, d, s, c, b in t, po katerem se razlikujejo med seboj.
Kvarke med sabo veže močna sila, ki je neodvisna od razdalje med kvarki. Kvark polja močne sile je gluon (angleško glue, ‘lepilo’). Zdaj se zdi, da je nemogoče dobiti en sam nevezan kvark. Za ločitev kvarka in antikvarka je namreč potrebna tako velika energija, da zaradi tvorbe parov iz vložene energije nastanejo novi pari kvark-antikvark. Poleg okusa so kvarkom iz kvantnomehanskih razlogov pripisali še barvni naboj oz. barvo, pri čemer lahko vsak kvark nastopa v treh barvah: rdeči, zeleni in modri, vsak antikvark pa v njihovih komplementarnih barvah, tj. cian, magenta in rumena. Tako lahko kvarki ali antikvarki zavzamejo 18 različnih stanj. V hadrone se sestavijo tako, da so hadroni »bele« barve, tj. vsebujejo po en delec vsake od treh barv.
Iz treh najlažjih kvarkov (u, d in s) je mogoče zgraditi 18 barionov (osem s spinom 1/2 in deset s spinom 3/2) ter 18 mezonov (devet s spinom 0 in devet s spinom 1). Proton, ki ima naboj +1, je sestavljen iz dveh kvarkov u (2 · +2/3) in enega kvarka d (–1/3), električno nevtralni nevtron pa iz dveh kvarkov d in enega kvarka u. Ocenjujejo, da je premer kvarka vsaj 10.000-krat manjši od premera protona.
Nekatere teorije pravijo, da so tudi kvarki sestavljeni iz manjših delcev. Pakistanska fizika J. Patti in A. Salam sta 1973 predpostavila tri vrste preonov, iz katerih so sestavljeni kvarki in leptoni (leptoni igrajo podobno vlogo pri šibki interakciji kot kvarki pri močni). Drugo teorijo je 1979 izdelal izraelski fizik H. Harari; v njej je gradnike kvarkov imenoval rišoni. Mnogi fiziki se z zamislijo o sestavljenosti kvarkov ne strinjajo.

Kvarki: preglednica

ime/okus		naboj	kvantna števila				masa
		(v osnovnih nabojih e0)	čudnost	čar	lepota	resnica	(MeV/c2)
up (gor)	u	+2/3	0	0	0	0	5,1
down (dol)	d	–1/3	0	0	0	0	8,9
sideways (vstran) ali strange (čuden)	s	–1/3	–1	0	0	0	175
charm (čar)	c	+2/3	0	1	0	0	1350
bottom (dno) ali beauty (lepota)	b	–1/3	0	0	–1	0	5300
top (vrh) ali truth (resnica)	t	+2/3	0	0	0	–1	175.000

Vir: Veliki splošni leksikon - DZS d.d.

Komentiraj slovarski sestavek