Kvarky (Quarky) Úvod Kvark je najmenšou známou stavebnou jednotkou hmoty. Tieto castice sa nikdy nevyskytujú osamotené, vždy len v kombinácií s inými kvarkmi vo väcších casticiach hmoty. Štúdiou týchto väcších castíc vedci zistili, aké majú kvarky vlastnosti. Protóny a neutróny pozostávajú z kvarkov. Bez kvarkov by neexistovali atómy a bez atómov by neexistovala hmota. Existuje 6 druhov kvarkov. Sú oznacované UP(horný), DOWN(dolný), CHARM(pôvabný), STRANGE(zvláštny), TOP(vrchný) a BOTTOM(spodný). Všetky druhy (oznacované aj vône) majú urcitú hmotnost a elektrický náboj. Bežná hmota – ktorá je tvorená z atómov – obsahuje len dva najlahšie druhy kvarkov – UP a DOWN. Druhé najlahšie kvarky sú CHARM a STRANGE, ktoré sa nachádzajú v kozmických lúcoch. Tie majú svoj pôvod vo vesmíre. Najtažšie kvarky, typu TOP a BOTTOM, vytvorili vedci v laboratóriu. Tieto kvarky sa v prírode nenašli. Vela fyzikov a astronómov si myslí, že hned po velkom tresku existovalo všetkých šest druhov kvarkov. Tie tažšie kvarky sa však ihned rozpadli do lahších kvarkov. Kvarky majú svoje anticastice, náprotivky nazývané antikvarky, ktoré vytvárajú antihmotu. Antihmota v zemskej prírode neexistuje a väcšina vedcov si myslí, že je velmi vzácna aj vo vesmíre. Napriek tomu bola v laboratórnych podmienkach vytvorená. Antikvarky majú vela rovnakých vlastností, ako k ním prislúchajúce kvarky, no niektoré ich vlastnosti sú opacné. Charakteristika a správanie Vedci delia šest rôznych druhov kvarkov do troch rodín. Kvarky UP a DOWN patria do prvej rodiny, CHARM a STRANGE do druhej rodiny a TOP a BOTTOM do tretej rodiny. Kvarky majú jednu velmi zvláštnu vlastnost. Na rozdiel od väcšiny bežných castíc, kvarky nenesú celocíselný elektrický náboj (odvodený od základného náboja e – náboja jedného protónu), ale zlomkový náboj. Kvarky a ich vlastnosti MenoSymbolHmotnost(1) (GeV) Náboj2 (e) Rodina Up u 0.002 – 0.005 +2/3 Prvá Down d 0.003 – 0.009 -1/3 Prvá Charm c 1.1 – 1.4 +2/3 Druhá Strange s 0.06 – 0.17 -1/3 Druhá Top t 163 -179 +2/3 Tretia Bottom b 4.1 - 4.4 -1/3 Tretia 1 Jeden GeV je rovný 1.78 x 10 na -17 kg (3.92 x 10 na -17 lb). 2 Náboj "e" je rovný náboju jedného protónu, alebo 1.602 x 10 na -19 Coulombom. Ako vidíme v tabulke, kvark typu TOP je velmi tažký v porovnaní s ostatnými kvarkmi – je napríklad 30 000 krát tažší ako kvark typu UP. Jeho velká hmotnost spôsobuje, že je velmi tažké vytvorit ho v laboratóriu. Na vytvorenie takýchto tažkých elementárnych castíc sa používajú urýchlovace castíc. Tieto zariadenia zrýchlujú menšie castice, ktoré narážajú do druhých, pricom sa transformuje ich pohybová energia do hmoty. Cím tažšia je castica, ktorú chceme vytvorit, tým viac energie potrebujeme. Vedci obycajne urcujú hmotnost castíc malých ako kvarky v GeV( gigaelektrónvoltoch ). Kvark typu UP má okolo 0.005 GeV, na porovnanie hmotnost protónu je asi 1 GeV. Kvarky sa spájajú a tvoria hadróny. Existujú dva typy hadrónov: baryóny a mezóny. Baryóny pozostávajú z troch kvarkov, mezóny z kvarku a antikvarku. Podla teórie kvantovej chromodynamiky však môžu existovat aj iné kombinácie. V roku 2003 oznámili fyzici hladajúci nové kombinácie produkciu novej castice, nazývanej pentakvark. Ako naznacuje meno, pentakvark pozostáva z piatich kvarkov. Protóny a neutróny sú baryóny. Protóny obsahujú dva UP kvarky a jeden DOWN kvark. Spojením elektrických nábojov týchto kvarkov dostaneme náboj protónu, teda 1 (2/3 + 2/3 - 1/3 = 1). Neutróny obsahujú jeden UP kvark a dva DOWN kvarky. Náboje týchto kvarkov dávajú neutrónu náboj