Kvarky (Quarky)

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