Definition von Quarks in der Physik

Ein Quark ist eines der grundlegenden Teilchen in der Physik. Sie verbinden sich zu Hadronen wie Protonen und Neutronen, die Bestandteile der Atomkerne sind. Das Studium der Quarks und der Wechselwirkungen zwischen ihnen durch die starke Kraft wird Teilchenphysik genannt.

Das Antiteilchen eines Quarks ist der Antiquark. Quarks und Antiquarks sind die einzigen zwei fundamentalen Teilchen, die durch alle vier fundamentalen Kräfte der Physik interagieren: Gravitation, Elektromagnetismus und die starken und schwachen Wechselwirkungen.

Quarks und Confinement

Ein Quark stellt aus Einschluss, Dies bedeutet, dass die Quarks nicht unabhängig voneinander beobachtet werden, sondern immer in Kombination mit anderen Quarks. Dies macht es unmöglich, die Eigenschaften (Masse, Spin und Parität) direkt zu messen. Diese Merkmale müssen aus den aus ihnen zusammengesetzten Teilchen abgeleitet werden.

Diese Messungen zeigen einen nicht ganzzahligen Spin (entweder +1/2 oder -1/2) an, also sind Quarks Fermionen und befolgen Sie das Pauli-Ausschlussprinzip.

In der starken Wechselwirkung zwischen Quarks tauschen sie Gluonen aus, bei denen es sich um masselose Vektorbosonen handelt, die ein Paar Farb- und Antifarbenladungen tragen. Beim Austausch von Gluonen ändert sich die Farbe der Quarks. Diese Farbkraft ist am schwächsten, wenn die Quarks nahe beieinander liegen, und wird stärker, wenn sie sich voneinander entfernen.

Quarks sind so stark an die Farbkraft gebunden, dass, wenn genügend Energie vorhanden ist, um sie zu trennen, ein Quark-Antiquark-Paar entsteht, das sich mit jedem freien Quark verbindet, um ein Hadron zu erzeugen. Infolgedessen werden freie Quarks niemals alleine gesehen.

Aromen von Quarks

Es gibt sechs Aromen von Quarks: oben, unten, seltsam, Charme, unten und oben. Der Geschmack des Quarks bestimmt seine Eigenschaften.

Quarks mit einer Ladung von + (2/3)e werden genannt up-type Quarks und solche mit einer Ladung von - (1/3)e werden genannt down-type.

Dort sind drei Generationen von Quarks, basierend auf Paaren von schwachem positivem / negativem, schwachem Isospin. Die Quarks der ersten Generation sind Up- und Down-Quarks, die Quarks der zweiten Generation sind seltsam und Charm-Quarks, die Quarks der dritten Generation sind Top- und Bottom-Quarks.

Alle Quarks haben eine Baryonenzahl (B = 1/3) und eine Leptonenzahl (L = 0). Der Geschmack bestimmt bestimmte andere einzigartige Eigenschaften, die in den einzelnen Beschreibungen beschrieben werden.

Die Up- und Down-Quarks bilden Protonen und Neutronen, die sich im Kern der gewöhnlichen Materie befinden. Sie sind die leichtesten und stabilsten. Die schwereren Quarks entstehen bei energiereichen Kollisionen und zerfallen schnell in Auf- und Ab-Quarks. Ein Proton besteht aus zwei Up- und einem Down-Quark. Ein Neutron besteht aus einem Up- und zwei Down-Quarks.

Quarks der ersten Generation

Up Quark (Symbol u)

• Schwacher Isospin: +1/2
• Isospin (ich_z): +1/2
• Gebühr (Anteil von e): +2/3
• Masse (in MeV / c²): 1,5 bis 4,0 

Daunenquark (Symbol d)

• Schwacher Isospin: -1/2
• Isospin (ich_z): -1/2
• Gebühr (Anteil von e): -1/3
• Masse (in MeV / c²): 4 bis 8