Quark

Quark

Un proton, compos?? de deux quarks up et une quark down. (La affectation des couleurs des quarks individuels ne est pas important, mais seulement que les trois couleurs soient pr??sents.)
Composition	Particule ??l??mentaire
Statistiques	Fermionique
G??n??ration	1er, 2e, 3e
Interactions	??lectromagn??tisme , la gravitation , Strong, Faible
Symbole	q
Antiparticule	Antiquark (q)
Th??oris??	Murray Gell-Mann (1964) George Zweig (1964)
D??couvert	SLAC (~ 1968)
Types	6 ( up, vers le bas, ??trange, charme, en bas, et haut)
Charge ??lectrique	+ 2/3 e, - 1/3 e
frais de Couleur	Oui
Tourner	2.1
nombre baryonique	1/3

Un quark (pron .: / k w ɔr k / Ou / k w ɑr k /) Est un particule ??l??mentaire et un constituant fondamental de la mati??re . Quarks se combinent pour former des particules composites appel??es hadrons, le plus stables qui sont protons et neutrons , les composants de noyaux atomiques . En raison d'un ph??nom??ne connu sous le nom couleur confinement, les quarks sont jamais directement observer ou trouver dans l'isolement; ils peuvent ??tre trouv??s seulement au sein des hadrons, comme baryons (dont protons et les neutrons sont des exemples), et m??sons. Pour cette raison, une grande partie de ce qui est connu ?? propos de quarks a ??t?? ??labor?? ?? partir des observations des hadrons eux-m??mes.

Il ya six types de quarks, appel??s saveurs: up, vers le bas, ??trange, charme, en bas, et dessus. Quarks up et down ont les plus faibles masses de tous les quarks. Les quarks lourds changent rapidement dans quarks up et down par un processus de d??sint??gration de particules: la transformation d'un ??tat sup??rieur de masse ?? un ??tat inf??rieur de masse. Pour cette raison, quarks up et down sont g??n??ralement stable et le plus commun dans le univers , alors que ??trange, charme, haut et bas quarks ne peuvent ??tre produites en haute ??nergie des collisions (telles que celles impliquant rayons cosmiques et les acc??l??rateurs de particules).

Quarks ont diverses propri??t??s intrins??ques, y compris une charge ??lectrique , charge de couleur, de masse , et essorage. Quarks sont les seules particules ??l??mentaires dans le mod??le standard de la physique des particules ?? l'exp??rience tous les quatre interactions fondamentales, aussi connu comme forces fondamentales ( ??lectromagn??tisme , la gravitation , interaction forte, et interaction faible), ainsi que les particules ne connus dont les charges ??lectriques ne sont pas des entiers multiples de la charge ??l??mentaire. Pour chaque saveur quark il ya un type correspondant de antiparticle, connu comme un antiquark, qui diff??re du quark seulement en ce que certaines de ses propri??t??s avoir amplitude ??gale mais de signe oppos??.

Le mod??le quark a ??t?? propos?? ind??pendamment par des physiciens Murray Gell-Mann et George Zweig en 1964. Quarks ont ??t?? introduits comme des parties d'un syst??me de commande pour les hadrons, et il y avait peu de preuves de leur existence physique jusqu'?? profondes exp??riences de diffusion in??lastique dans la Stanford Linear Accelerator Center en 1968. Les six saveurs de quarks ont depuis ??t?? observ?? dans les exp??riences de l'acc??l??rateur; la quark top, d'abord observ??e ?? Fermilab en 1995, ??tait le dernier ?? ??tre d??couvert.

Classification

Six des particules dans le mod??le standard sont quarks (en mauve). Chacun des trois premi??res colonnes forme un g??n??ration de la mati??re.

Le mod??le standard est le cadre th??orique qui d??crit toutes les actuellement connue des particules ??l??mentaires ainsi que le Boson de Higgs. Ce mod??le contient six saveurs de quarks (q), nomm??s vers le haut (u), vers le bas (D), ??trange (s), charme (c), inf??rieure (b), et top (t). Antiparticules de quarks antiquarks sont appel??s, et sont indiqu??s par une barre sur le symbole pour le quark correspondant tel que u pour un antiquark up. Comme avec antimati??re en g??n??ral, antiquarks ont la m??me masse, dur??e de vie, et de spin que leurs quarks respectifs, mais la charge ??lectrique et d'autres signifierait charges ont le signe oppos??.

Quarks sont spin _^1/2 particules, ce qui implique qu'ils sont selon l'fermions Th??or??me spin-statistique. Ils sont soumis ?? la Principe d'exclusion de Pauli, qui stipule que deux fermions identiques peuvent simultan??ment occuper le m??me ??tat quantique. Ceci est en contraste avec bosons (particules avec spin entier), ne importe quel nombre qui peuvent ??tre dans le m??me ??tat. Contrairement ?? leptons, quarks poss??dent charge de couleur, ce qui les am??ne ?? se engager dans la forte interaction. L'attraction r??sultante entre les diff??rents quarks provoque la formation de particules composites appel??es hadrons (voir " l'interaction et la couleur forte charge ??ci-dessous).

Les quarks qui d??terminent la nombres quantiques de hadrons sont appel??es quarks de valence; A part cela, tout hadron peut contenir un nombre ind??fini de quarks virtuel (ou la mer), antiquarks, et gluons qui ne influencent pas ses nombres quantiques. Il existe deux familles de hadrons: baryons, avec trois quarks de valence, et m??sons, avec un quark de valence et un antiquark. Les baryons les plus courants sont le proton et le neutron, les blocs de construction du noyau atomique . Un grand nombre de hadrons sont connus (voir liste des baryons et liste des m??sons), la plupart d'entre eux diff??renci??s par leur teneur en quark et les propri??t??s de ces quarks constitutifs conf??rent. L'existence de hadrons "exotiques" avec plus de quarks de valence, comme tetraquarks (q q q q) et pentaquarks (q q q q q), a ??t?? conjectur?? mais non prouv??.

Fermions ??l??mentaires sont regroup??s en trois g??n??rations, comprenant chacun deux leptons et deux quarks. La premi??re g??n??ration comprend quarks up et down, les secondes quarks ??tranges et de charme, et le tiers inf??rieur et quarks top. Toutes les recherches pour une quatri??me g??n??ration de quarks et d'autres fermions ??l??mentaires ont ??chou??, et il est fort preuves indirectes que pas plus de trois g??n??rations existent. Les particules dans les g??n??rations plus ??lev??s ont g??n??ralement plus de masse et moins de stabilit??, les obligeant ?? d??sint??grent en particules inf??rieure g??n??ration au moyen de interactions faibles. Seulement la premi??re g??n??ration (haut et bas) quarks surviennent fr??quemment dans la nature. Quarks lourds ne peuvent ??tre cr????s dans les collisions ?? haute ??nergie (comme dans ceux impliquant rayons cosmiques), et ?? la pourriture rapidement; Cependant, ils sont pens??s pour avoir ??t?? pr??sent pendant les premi??res fractions de seconde apr??s le Big Bang , lorsque l'Univers ??tait dans une phase extr??mement chaud et dense (le quark ??poque). Les ??tudes de quarks plus lourds sont effectu??es dans des conditions artificielles, comme dans des acc??l??rateurs de particules.

Ayant une charge ??lectrique, la masse, charge de couleur, et la saveur, les quarks sont les seules particules ??l??mentaires connues qui se engagent dans les quatre interactions fondamentales de la physique contemporaine: l'??lectromagn??tisme, la gravitation, l'interaction forte et l'interaction faible. La gravitation est trop faible pour ??tre pertinents pour les interactions des particules individuelles, sauf dans des conditions extr??mes de l'??nergie ( ??chelles Planck de l'??nergie) et ?? distance ( Planck ?? distance). Cependant, comme aucun succ??s la th??orie quantique de la gravitation existe, la gravitation ne est pas d??crit par le mod??le standard.

Voir la table des propri??t??s ci-dessous pour un aper??u plus complet des propri??t??s de six saveurs de quarks.

Histoire

Murray Gell-Mann au TED en 2007. Gell-Mann et George Zweig a propos?? le mod??le des quarks en 1964.

Le mod??le des quarks a ??t?? propos?? ind??pendamment par des physiciens Murray Gell-Mann et George Zweig en 1964. La proposition est venue peu de temps apr??s 1961 formulation de Gell-Mann d'un syst??me de classification des particules connu sous le nom Octuple Way -ou, en termes plus techniques, SU (3) saveur sym??trie. Physicien Yuval Neeman avait ind??pendamment d??velopp?? un syst??me semblable ?? la Voie Octuple dans la m??me ann??e.

Au moment de la cr??ation de la th??orie des quarks, le " zoo de particules "inclus, entre autres particules, une multitude de hadrons. Gell-Mann et Zweig pos??s qu'ils ne ??taient pas des particules ??l??mentaires, mais ??taient plut??t compos??es de combinaisons de quarks et antiquarks. Leur mod??le a impliqu?? trois saveurs de quarks- up, vers le bas, et ??trange ?? laquelle ils attribuaient des propri??t??s telles que rotation et la charge ??lectrique. La r??action initiale de la communaut?? de la physique ?? la proposition ??tait mixte. Il ??tait notamment de savoir si l'affirmation quark ??tait une entit?? physique ou une abstraction utilis?? pour expliquer des concepts qui ne ont pas bien compris ?? l'??poque.

En moins d'un an, extensions du mod??le Gell-Mann-Zweig ont ??t?? propos??es. Sheldon Glashow et James Bjorken pr??dit l'existence d'un quatri??me saveur de quark, qu'ils ont appel?? charme. L'addition a ??t?? propos?? parce qu'elle a permis une meilleure description de la interaction faible (le m??canisme qui permet aux quarks de se d??sint??grent), a ??galis?? le nombre de quarks connues avec le nombre de connue leptons, et impliquaient une formule de masse qui reproduit correctement les masses de la connue m??sons.

En 1968, profondes exp??riences de diffusion in??lastique dans la Stanford Linear Accelerator Centre (SLAC) a montr?? que le proton contenait beaucoup plus petite, objets ponctuels et n'a donc pas une particule ??l??mentaire. Les physiciens ??taient r??ticents ?? identifier ces objets avec les quarks ?? l'??poque, au lieu de les appeler " partons "-a terme invent?? par Richard Feynman . Les objets qui ont ??t?? observ??s au SLAC sera plus tard identifi??e comme quarks up et down que les autres saveurs ont ??t?? d??couverts. N??anmoins, "parton" reste en usage comme un terme collectif pour les constituants de hadrons (quarks, des antiquarks et gluons).

L'existence du quark ??trange a ??t?? indirectement valid??e par les exp??riences de diffusion de SLAC: non seulement il ??tait une composante n??cessaire de Gell-Mann et le mod??le de trois quarks de Zweig, mais il a fourni une explication pour le kaons (K) et Pion (π) hadrons d??couverts dans les rayons cosmiques en 1947.

Dans un article 1970, Glashow, John Iliopoulos et Luciano Maiani a pr??sent?? une motivation suppl??mentaire pour l'existence de la non encore inconnue quark charme. Le nombre de saveurs de quarks suppos??s grandi au courant de six en 1973, lorsque Makoto Kobayashi et Toshihide Maskawa noter que l'observation exp??rimentale de La violation de CP pourrait se expliquer se il y avait une autre paire de quarks.

quarks de charme ont ??t?? produites presque simultan??ment par deux ??quipes en Novembre 1974 (voir R??volution de novembre) de one au SLAC en vertu Burton Richter, et l'autre ?? Brookhaven National Laboratory en vertu Samuel Ting. Les quarks charm??s ont ??t?? observ??s li?? avec antiquarks de charme en m??sons. Les deux parties avaient affect?? les m??sons deux symboles diff??rents d??couverts, J et ψ; Ainsi, il est devenu officiellement connu sous le nom J / ψ meson. La d??couverte a finalement convaincu la communaut?? des physiciens de la validit?? du mod??le de quark.

Dans les ann??es suivantes un certain nombre de suggestions appara??t pour ??tendre le mod??le de quark six quarks. Parmi ceux-ci, par le document 1975 Haim Harari a ??t?? le premier ?? inventer les termes haut et de fond pour les quarks suppl??mentaires.

En 1977, le quark bas a ??t?? observ?? par une ??quipe de Fermilab dirig??e par Leon Lederman. Ce ??tait un bon indicateur de l'existence du quark top: sans le quark top, le quark aurait ??t?? sans un partenaire. Cependant, ce ne est qu'en 1995 que le quark top a finalement ??t?? observ??e, aussi par le CDF et ??quipes faire au Fermilab. Il avait une masse beaucoup plus grande qu'on ne l'avait pr??vu, presque aussi grand comme un or atome.

??tymologie

Depuis quelque temps, Gell-Mann ??tait ind??cis sur une orthographe r??elle pour la dur??e qu'il avait l'intention de battre, jusqu'?? ce qu'il trouve le mot quark James Joyce livre d ' Finnegans Wake:

Trois quarks pour Muster Mark!

Bien s??r, il n'a pas beaucoup d'une barque

Et bien s??r il a tout ce est tout ?? c??t?? de la marque.

-James Joyce, Finnegans Wake

Gell-Mann est all?? dans les d??tails concernant le nom du quark dans son livre, Le Quark et le Jaguar:

En 1963, quand je ai attribu?? le nom "quark" pour les constituants fondamentaux du nucl??on, je ai eu le premier son, sans l'orthographe, qui aurait pu ??tre "kwork". Puis, dans un de mes d??pouillements occasionnels de Finnegans Wake, de James Joyce, je suis tomb?? sur le mot ??quark?? dans la phrase ??Trois quarks pour Muster Mark". Depuis "quark" (ce qui signifie, d'une part, le cri de la mouette) visait clairement ?? rimer avec "Mark", ainsi que "l'??corce" et d'autres mots, je ai d?? trouver une excuse ?? prononcer comme "kwork ??. Mais le livre repr??sente le r??ve d'un publicain nomm?? Humphrey Chimpden Earwicker. Mots dans le texte sont g??n??ralement tir??es de plusieurs sources ?? la fois, comme le " valises "mots" De l'autre c??t?? du miroir ". De temps en temps, des phrases se produisent dans le livre qui sont partiellement d??termin?? par des appels pour des boissons au bar. Je ai fait valoir, par cons??quent, que peut-??tre l'une des sources multiples de le cri" Trois quarks pour Muster Mark "pourraient ??tre" Trois quarts pour Monsieur Mark ", auquel cas la prononciation" kwork "ne serait pas totalement injustifi??e. En tout cas, le num??ro trois correspondait parfaitement la fa??on dont les quarks se produisent dans la nature.

Zweig pr??f??re le nom ACE pour les particules qu'il avait th??oris??, mais la terminologie de Gell-Mann se est fait conna??tre d??s que le mod??le des quarks avait ??t?? commun??ment accept??e.

Les saveurs de quarks ont ??t?? donn??s leurs noms pour un certain nombre de raisons. Les quarks haut et bas sont nomm??s d'apr??s les ??l??ments haut et bas de isospin , qu'ils portent. Quarks ??tranges ont re??u leur nom parce qu'ils ont ??t?? d??couverts comme des composantes de la particules ??tranges d??couvertes dans les rayons cosmiques ann??es avant que le mod??le de quark a ??t?? propos??; ces particules ont ??t?? jug??es "??trange" parce qu'ils avaient inhabituellement longue dur??e de vie. Glashow, qui coproposed charme quark avec Bjorken, est cit?? comme disant, "Nous avons appel?? notre construction du quark charm??", car nous ??tions fascin??s et ravis par la sym??trie, il a apport?? au monde subnucl??aire. " Les noms "bas" et "haut", invent?? par Harari, ont ??t?? choisis parce qu'ils sont "des partenaires logiques pour quarks up et down". Dans le pass??, les quarks inf??rieure et sup??rieure ??taient parfois appel??s ??beaut???? et ??v??rit???? respectivement, mais ces noms ont quelque peu tomb?? en d??su??tude. Alors que la ??v??rit???? ne jamais attraper le, complexes d'acc??l??rateur consacr??es ?? la production massive de quarks sont parfois appel??s " usines de beaut?? ".

Propri??t??s

Charge ??lectrique

Quarks ont fractionnaires valeurs de charge ??lectrique - soit _^1/3 ou _^2/3 fois les charge ??l??mentaire, selon le parfum. Up, le charme et quarks top (collectivement d??nomm??s jusqu'?? type quarks) ont une charge de + _^2/3, tandis que les quarks down, strange, et inf??rieure (en baisse de type quarks) ont - _^1/3. Antiquarks ont la charge oppos??e ?? leurs quarks correspondants; jusqu'?? type antiquarks ont des charges de - _^2/3 et en bas de type antiquarks ont des charges de + _^1/3. Depuis la charge ??lectrique d'un hadron est la somme des charges des quarks constitutifs, tous les hadrons ont des charges enti??res: la combinaison de trois quarks (baryons), trois antiquarks (antibaryons), ou un quark et d'un antiquark (m??sons) entra??ne toujours des frais entiers. Par exemple, les constituants de hadrons des noyaux atomiques, les neutrons et les protons, ont des charges de 0 et 1, respectivement; le neutron est compos?? de deux quarks bas et un quark et le proton de deux quarks up et un quark down.

Tourner

Spin est une propri??t?? intrins??que des particules ??l??mentaires, et sa direction est un important degr?? de libert??. Il est parfois visualis?? comme la rotation d'un objet autour de son propre axe (d'o?? le nom " tourner "), bien que cette notion est quelque peu erron??e ?? des ??chelles subatomiques parce que les particules ??l??mentaires sont soup??onn??s d'??tre ponctuelle.

Spin peut ??tre repr??sent?? par un vecteur dont la longueur est mesur??e en unit??s de la Planck r??duite constante h (prononc?? "h bar"). Pour quarks, une mesure du vecteur de spin composant le long d'un axe quelconque ne peut donner les valeurs + h / 2 ou - H / 2; pour cette raison quarks sont class??s comme spin _^1/2 particules. La composante de rotation le long d'un axe donn?? par convention l'axe-z est souvent d??sign?? par une fl??che ↑ pour la valeur + _^1/2 et fl??che vers le bas ↓ pour la valeur - _^1/2, plac?? apr??s le symbole pour la saveur. Par exemple, un fromage blanc avec une rotation de + _^1/2 le long de l'axe z est d??sign??e par u ↑.

Interaction faible

Diagramme de Feynman de d??sint??gration b??ta avec le temps se ??coulant vers le haut. La matrice CKM (voir ci-dessous) code la probabilit?? de cela et d'autres d??sint??grations de quarks.

Un quark d'une saveur peut se transformer en un quark d'un autre saveur que par l'interaction faible, l'un des quatre interactions fondamentales de la physique des particules. En absorbant ou ??mettant un Boson W, tout quark up de type (jusqu'??, le charme et quarks top) peuvent changer en tout quark bas type (down, strange, et les quarks bas) et vice versa. Ce m??canisme de transformation d'ar??me am??ne le processus radioactif de d??sint??gration b??ta, dans lequel un neutron (n) "splits" dans un proton (p), un ??lectrons (e -) et un antineutrino ??lectronique (ν
e) (voir photo). Cela se produit lorsque l'un des quarks dans la neutrons (u d d) se d??sint??gre en un quark up en ??mettant un W virtuelle - boson, transformant le neutron en proton (u u d). Le W - Higgs se d??sint??gre en un ??lectron et un antineutrino ??lectronique.

Les deux d??sint??gration b??ta et le processus inverse de inverse d??sint??gration b??ta sont couramment utilis??s dans des applications m??dicales telles que la tomographie par ??mission de positons (PET) et dans des exp??riences de haute ??nergie telles que la d??tection de neutrinos.

Le forces des interactions faibles entre les six quarks. Les ??intensit??s?? des lignes sont d??termin??s par les ??l??ments de la Matrice CKM.

Alors que le processus de transformation de la saveur est la m??me pour tous les quarks, chaque quark a une pr??f??rence ?? se transformer en quark de sa propre g??n??ration. Les tendances relatives de toutes les transformations de go??t sont d??crites par un tableau math??matique , appel?? le Cabibbo-Kobayashi-Maskawa matrice (matrice CKM). Les approximatives amplitudes des entr??es de la matrice CKM sont:

o?? V _ij repr??sente la tendance d'un quark de saveur i ?? se transformer en un quark de saveur j (ou vice versa).

Il existe un faible ??quivalent matrice d'interaction pour leptons (c??t?? droit du boson W sur la d??sint??gration b??ta sch??ma ci-dessus), appel?? le Matrice PMNS (matrice PMNS). Ensemble, le CKM et matrices PMN d??crivent toutes les transformations de saveur, mais les liens entre les deux ne sont pas encore claires.

Forte interaction et de charge de couleur

Tous les types de hadrons ont z??ro charge de couleur totale.

La configuration de charges solides pour les trois couleurs de quark, trois antiquarks, et huit gluons (avec deux de z??ro frais chevauchement).

Selon QCD, quarks poss??dent une propri??t?? appel??e charg?? couleur. Il existe trois types de charge de couleur, ??tiquet??es arbitrairement bleu, vert et rouge. Chacun d'eux est compl??t??e par une antiblue anticolor-, antigreen et antired. Chaque quark porte une couleur, alors que chaque antiquark porte une anticouleur.

Le syst??me d'attraction et de r??pulsion entre quarks charg??s de diff??rentes combinaisons des trois couleurs est appel?? interaction forte, qui est m??di??e par des particules de force de transport connus sous le nom gluons; ce est longuement discut??e ci-dessous. La th??orie qui d??crit les interactions fortes est appel?? chromodynamique quantique (QCD). Un quark charg?? d'une valeur de couleur peut former un syst??me consolid?? avec un antiquark portant le anticouleur correspondante; trois quarks (anti), un de chaque (anti) couleur, seront pareillement ??tre li??s ensemble. Le r??sultat de deux quarks attirer sera neutralit?? couleur: un quark avec ξ de charge de couleur plus un antiquark avec charge de couleur - ξ se traduira par une charge de couleur de 0 (ou la couleur ??blanche??) et la formation d'un m??son. De mani??re analogue ?? la mod??le de couleur de base additif dans l'optique , la combinaison de trois quarks ou trois antiquarks, chacun avec diff??rentes charges de couleur, se traduira par la m??me charge de couleur "blanc" et la formation d'un baryon ou antibaryon.

En physique des particules moderne, sym??tries de jauge, une sorte de sym??trie groupe concernent les interactions entre les particules (voir th??orie de jauge). Couleur SU (3) (couramment abr??g?? en SU (3) _c) est la sym??trie de jauge qui concerne la charge de la couleur dans les quarks et la sym??trie est d??terminant pour la chromodynamique quantique. Tout comme les lois de la physique sont ind??pendantes des directions de l'espace, qui sont d??sign??s x, y et z, et restent inchang??s si les axes de coordonn??es sont tourn??s ?? une nouvelle orientation, la physique de la chromodynamique quantique est ind??pendante des directions qui en trois dimensions espace de couleur sont identifi??s comme bleu, rouge et vert. SU (3) _c transformations de couleur correspondent ?? des "rotations" dans l'espace de couleur (qui, math??matiquement parlant, est un espace complexe). Chaque f saveur de quark, chacune avec sous-types _B f, f _G, f _R correspondant aux couleurs des quarks, forme un triplet: un ?? trois composants champ quantique qui transforme sous la fondamentale repr??sentation de SU (3) _c. L'exigence selon laquelle SU (3) _c doit ??tre local, ce est-?? ce que ses transformations ??tre autoris??s ?? varier en fonction de l'espace et le temps d??termine les propri??t??s de l'interaction forte, en particulier de l'existence huit types de gluons d'agir comme ses transporteurs de force.

Masse

Masse des quarks actuelles pour tous les six saveurs dans la comparaison, que boules de volumes proportionnels. Proton et ??lectronique (rouge) sont pr??sent??s dans le coin inf??rieur gauche de l'??chelle

Deux termes sont utilis??s dans r??f??rant ?? la masse d'un quark: masse du quark courant se r??f??re ?? la masse d'un quark par lui-m??me, tandis que masse du quark constituant se r??f??re ?? la masse du quark actuelle plus la masse de la gluon champ de particules entourant le quark. Ces masses ont g??n??ralement des valeurs tr??s diff??rentes. La plupart de la masse d'un hadron provient des gluons qui lient les quarks constitutifs ensemble, plut??t que de les quarks eux-m??mes. Alors que les gluons sont intrins??quement sans masse, ils poss??dent l'??nergie, et plus sp??cifiquement, chromodynamique quantique obligatoire l'??nergie (QCBE) -et ce est ce qui contribue tellement ?? la masse globale de l'hadron (voir de masse dans la relativit?? restreinte). Par exemple, un proton a une masse d'environ 938 MeV / c ^2, dont la masse au repos de ses trois quarks de valence ne contribue que pour environ 11 MeV / c ^2; grande partie du reste peut ??tre attribu??e ?? la QCBE des gluons.

Le mod??le standard postule que les particules ??l??mentaires tirent leurs masses de la M??canisme de Higgs, qui est li??e ?? la Boson de Higgs. Les physiciens esp??rent que de nouvelles recherches sur les raisons de grande masse du quark top, qui a ??t?? trouv?? pour ??tre approximativement ??gale ?? celle d'un noyau d'or (~ 171 GeV / c ^2), pourrait r??v??ler plus sur l'origine de la masse des quarks et autres particules ??l??mentaires.

Table des propri??t??s

Le tableau suivant r??sume les propri??t??s cl??s des six quarks. Flavor nombre quantique ( de isospin (I _3), charme (C), ??tranget?? (S, ?? ne pas confondre avec un spin), topness (T), et bottomness (B ')) sont affect??s ?? certaines saveurs de quarks, et repr??sentent qualit??s des syst??mes et des hadrons base quarks. Le nombre baryonique (B) est + ^_1/3 pour tous les quarks, comme baryons sont compos??s de trois quarks. Pour antiquarks, la charge ??lectrique (Q) et tous les num??ros saveur quantiques (B, I _3, C, S, T et B ') sont de signe oppos??. Messe et moment cin??tique total (J; ??gale ?? tourner pendant particules ponctuelles) ne pas changer signe pour les antiquarks.

Interagir quarks

Comme d??crit par chromodynamique quantique, le interaction forte entre quarks est m??di??e par des gluons, sans masse vecteur bosons de jauge. Chaque gluon porte une charge de couleur et une accusation de anticouleur. Dans le cadre standard des interactions de particules (partie d'une formulation plus g??n??rale connue sous le nom la th??orie des perturbations), les gluons sont constamment ??chang??es entre quarks ?? travers un ??mission virtuel et le processus d'absorption. Quand un gluon est transf??r??e entre quarks, un changement de couleur se produit ?? la fois; par exemple, si un quark rouge ??met un gluon rouge antigreen, il devient vert, et si un quark verte absorbe une gluon rouge antigreen, il devient rouge. Par cons??quent, tandis que la couleur de chaque quark change constamment, leur interaction forte est pr??serv??e.

Depuis gluons portent une charge de couleur, ils sont eux-m??mes en mesure d'??mettre et absorber d'autres gluons. Cela provoque libert?? asymptotique: quarks se rapprocher de l'autre, la force de liaison entre la chromodynamique les affaiblit. Inversement, lorsque la distance entre les quarks augmente, la force obligatoire renforce. Le champ de couleur devient stress??, un peu comme une bande ??lastique est sollicit?? lorsqu'il est ??tir??, en plus de gluons de couleur appropri??e sont spontan??ment cr????s pour renforcer le champ. Dessus d'un certain seuil d'??nergie, paires de quarks et antiquarks sont cr????s. Ces paires se lient avec les quarks ??tant s??par??s, provoquant de nouveaux hadrons pour former. Ce ph??nom??ne est connu sous le nom couleur confinement: quarks ne apparaissent jamais dans l'isolement. Ce processus de hadronization survient avant quarks, form??s dans une collision ?? haute ??nergie, sont capables d'interagir de toute autre mani??re. La seule exception est le quark top, ce qui peut se d??sint??grer avant hadronizes.

quarks de mer

Hadrons, ainsi que le quarks de valence (q
v) qui contribuent ?? leur nombres quantiques, contiennent quark-antiquark virtuel (q q) de paires appel??es quarks de mer (q
s). Mer quarks forme quand un gluon des scissions de terrain de la couleur de la hadrons; ce processus fonctionne ??galement en sens inverse en ce que le an??antissement de deux quarks de mer produit un gluon. Le r??sultat est un flux constant de scissions et de gluons cr??ations famili??rement connu comme "la mer". Quarks mer sont beaucoup moins stables que leurs homologues de valence, et ils se annihilent g??n??ralement l'autre ?? l'int??rieur de la hadrons. Malgr?? cela, les quarks de mer peuvent hadronise en particules baryonique ou m??siques dans certaines circonstances.

D'autres phases de quark question

Un rendu qualitative de la diagramme de phase de la mati??re quark. Les d??tails pr??cis du diagramme sont l'objet de recherches en cours.

Dans des conditions suffisamment extr??mes, les quarks peuvent devenir d??confin?? et existent particules libres. Au cours de libert?? asymptotique, l'interaction forte devient plus faible ?? des temp??ratures plus ??lev??es. Finalement, la couleur confinement serait perdu et tr??s chauds plasma de quarks et de gluons d??pla??ant librement serait form??. Cette phase th??orique de la mati??re se appelle plasma quark-gluon. Les conditions exactes requises pour donner lieu ?? cet ??tat sont inconnus et ont fait l'objet de beaucoup de sp??culations et d'exp??rimentation. Une estimation r??cente met la temp??rature n??cessaire ?? 1,90 ?? 0,02 ?? 10 ¹² Kelvin . Alors que l'??tat de quarks et de gluons enti??rement libres n'a jamais ??t?? atteint (malgr?? de nombreuses tentatives par CERN dans les ann??es 1980 et 1990), des exp??riences r??centes au Collisionneur d'ions lourds relativistes ont donn?? des preuves de type liquide quark question pr??sentant "presque parfait" mouvement fluide.

Le plasma quark-gluon serait caract??ris?? par une forte augmentation du nombre de paires de quarks lourds par rapport au nombre de haut en bas paires de quarks. On croit que, dans la p??riode ant??rieure ?? 10 ^-6 secondes apr??s le Big Bang (la quark ??poque), l'univers ??tait rempli de plasma quark-gluon, que la temp??rature ??tait trop ??lev??e pour hadrons soient stables.

Compte tenu de la densit?? suffisamment ??lev??e des baryons et des temp??ratures relativement basses, peut-??tre comparable ?? ceux trouv??s dans la mati??re des ??toiles ?? neutrons-quark devrait d??g??n??rer en une Liquide de Fermi de quarks interagissant faiblement. Ce liquide devrait ??tre caract??ris??e par une condensation de quark de couleur Paires de Cooper, ce qui briser le SU (3) _c sym??trie locale. Parce paires quark Cooper abritent charge de couleur, une telle phase de quark question serait supraconducteur couleur; ce est-?? charge de couleur serait en mesure de passer ?? travers elle sans r??sistance.