For andra betydelser, se Kvark (olika betydelser) .

En kvark ar inom kvantfysiken en elementarpartikel som tillsammans med en eller flera andra kvarkar bygger upp den grupp partiklar som kallas hadroner , till exempel protonen och neutronen . Sa vitt man vet idag ar kvarkar, tillsammans med leptoner som elektronen och neutrinon , materiens minsta byggstenar.

Det finns sex olika typer av kvarkar, kanda som aromer . ^{[ 1 ]} Kvarkaromerna med den lagsta massan , uppkvarken och nedkvarken, ar i allmanhet stabila och mycket vanligt forekommande i universum . De tyngre charm-, sar-, topp- och bottenkvarkarna ar instabila och sonderfaller snabbt. Dessa kan enbart bildas vid hogenergetiska kollisioner , sasom i partikelacceleratorer och i kosmisk stralning . Kvarkar har olika egenskaper sasom elektrisk laddning , fargladdning , spinn och massa. For varje kvarkarom existerar en motsvarande antipartikel , kallad antikvark , vilken skiljer sig fran kvarken enbart sa att vissa av dess egenskaper har motsatt tecken.

Iden om kvarkar presenterades av Murray Gell-Mann och Georg Zweig oberoende av varandra 1964 som ett satt att fa ordning bland alla de olika partiklar som da hade upptackts. ^{[ 2 ]} Det fanns nastan inga belagg for kvarkarnas fysikaliska verklighet forran 1968, da elektron?proton spridningsexperiment visade pa att elektroner spreds mot tre punktlika bestandsdelar inuti protonen. ^{[ 3 ] [ 4 ]} For detta fick Gell-Mann 1969 ars Nobelpris i fysik .

Senare experiment av Richard E. Taylor , Henry Way Kendall och Jerome I. Friedman har bekraftat kvarkarnas existens. De arbetade da vid Stanford Linear Accelerator Center i Kalifornien , och fick for sitt arbete 1990 ars Nobelpris i fysik .

Gell-Manns och Zweigs ursprungliga forslag inneholl tre olika kvarkar: uppkvarken ( up , u), nerkvarken ( down , d) och sarkvarken ( strange , s), vilket rackte for att forklara alla de partiklar som da var kanda. Senare tillkom aven charmkvarken ( charm , c) och bottenkvarken ( bottom (ibland aven beauty ), b). Slutligen, nar toppkvarken ( top (ibland aven truth ), t) observerades vid Fermilab 1995, hade alla sex aromerna hittats. ^{[ 2 ]}

Etymologi [ redigera | redigera wikitext ]

Namnet kvark ar taget av Gell-Mann fran den experimentella romanen Finnegans Wake av James Joyce som innehaller frasen " three quarks for Muster Mark ".

Tabell over kvarkarna [ redigera | redigera wikitext ]

De sex kvarkarna delas upp i tre olika familjer, med tva medlemmar i varje familj:

1. Det rader stor osakerhet kring ner- och uppkvarkarnas massor och ett antal olika uppskattningar rader i olika forskarlager. Det har till och med foreslagits att uppkvarken kanske saknar massa helt, men detta har i stort sett visats felaktigt. Protonens massa pa 938 MeV kommer huvudsakligen fran bindningsenergier och endast till en mindre del fran kvarkarna.
2. Att sartalet ar negativt, fast det motsvarar antalet sarkvarkar i en baryon, beror pa att talet infordes 1954, fore kvarkteorin, for att beskriva det langsamma sonderfallet av sadana kvarkar. Tyngre kvarkar sonderfaller via langsam svag vaxelverkan . Antisarkvarken har positivt sartal pa grund av sin positiva laddning. For bottentalet foljdes senare samma princip.

Dessutom har alla kvarkar baryontalet 1/3. Varje antikvark har omvant tecken pa alla tal.

Varje kvark har en antipartikel, en antikvark, som kallas antiupp, antiner, och sa vidare. Dessa har motsatta kvanttal (inklusive baryontalet ), men samma massa som den "vanliga" kvarken. Hadronerna delas in i tva grupper: baryoner som bestar av tre kvarkar eller tre antikvarkar (och darmed har baryontal 1 eller -1), och mesoner som bestar av en kvark och en antikvark (och darmed har baryontal 0). Hittills har man inte kunnat faststalla nagra andra varianters existens. 2003 sag nagra experiment indikationer for en ny sorts partiklar som verkade besta av fem kvarkar, vilka darfor fick namnet pentakvarkar . Det verkar dock numera som om dessa partiklar faktiskt inte existerar.

De tva vanligaste hadronerna, protonen och neutronen , bildas genom kombination av de tva lattaste kvarkarna (u och d) pa foljande satt:

proton = (u,u,d)

neutron = (u,d,d)

Hur kvarkar satts samman till hadroner beskrivs av kvantkromodynamiken , ( Quantum Chromo Dynamics ) QCD. Kvarkar beskrivs, liksom leptoner, av kvantegenskaperna laddning och spinn. Enligt QCD tillkommer for kvarkarna ytterligare en kvantegenskap, fargladdning (engelska colour charge ), som kan ha vardena "gron", "rod", och "bla" (och motsvarande "anti-varden": "anti-gron", "anti-rod", och "anti-bla"). Det kan aldrig bildas partiklar som utat har nagon fargladdning som inte ar "vit", d.v.s. den fargladdning som fas om man kombinerar tre kvarkar, en av varje farg (baryoner), eller tva kvarkar, en med en av fargerna och en med motsvarande anti-farg (mesoner).

Kvarkar med olika fargladdning attraherar varandra, och kvarkar med samma farg stoter bort varandra genom den starka karnkraften , en av de fyra grundlaggande krafterna i naturen. Detta sker genom utvaxling av gluoner mellan kvarkarna. Gluonerna har sjalva kombinationer av fargladdning vilket gor att kvarkar kan byta fargladdning nar gluoner utvaxlas. Utbytet av gluoner ar enligt QCD forklaringen till den starka karnkraften och beskriver varfor atomkarnornas neutroner och protoner halls samman trots att protonerna har samma laddning.

Den starka kraften har egenskapen att den blir starkare ju storre avstandet ar mellan kvarkarna, vilket forklarar varfor man inte kan hitta fria kvarkar. Om man anvander tillrackligt stora krafter for att dra isar kvarkar fran varandra, till exempel i partikelacceleratorer , uppstar nya kvarkar och antikvarkar ur vakuumet for att bilda nya partiklar tillsammans med de ursprungliga kvarkarna.

Referenser [ redigera | redigera wikitext ]

Externa lankar [ redigera | redigera wikitext ]

• Wikimedia Commons har media som ror Kvark .
  Bilder & media