kvark

Verificeret
Artiklens indhold er godkendt af redaktionen.

Kvarker optræder sammen med leptoner i såkaldte generationer med et leptonpar og et kvarkpar i hver generation. Der kendes tre generationer, og kvarker forekommer i tre farver. Leptoner har ikke egenskaben farve. Alle leptoner og kvarker har desuden antipartikler, som ikke er vist i figuren.

kvark, elementarpartikel, der kun indirekte kan iagttages, men som udgør en bestanddel af mange andre elementarpartikler, der altså ikke er så elementære endda.

Kvarker blev postuleret i 1964 uafhængigt af M. Gell-Mann (der indførte navnet) og af George Zweig (f. 1937). Oprindelig var hypotesen baseret på tre slags kvarker, nu kaldet up, down og strange. Senere er tre andre kommet til, charm, bottom og top. Det forhold, at kvarker ikke direkte kan observeres, bevirkede, at hypotesen først var stærkt omdiskuteret; det omtalte citat af Joyce kunne lægge en humoristisk distance til den. Men kvark-idéen har haft en række spektakulære succeser. Og den har skabt grundlaget for en egentlig teori for elementarpartiklerne og deres vekselvirkninger, kaldet Standardmodellen. Kvarker anses i dag for et veletableret fysisk nøglebegreb.

Ordet kvark kommer af engelsk quark, efter sætningen "Three quarks for Muster Mark!" 'tre fugleskrig mod Mister Mark' i James Joyces roman Finnegans Wake, 1939.

Systematik

De seks kendte kvarktyper omtales som seks forskellige flavours (eng. 'smag'). Desuden forekommer hver kvark i tre forskellige varianter, populært kaldet farver. Kvarker med forskellige flavours har vidt forskellige masser (se tabel til elementarpartikler). Kvarker forekommer i tre generationer med to i hver, som har elektriske ladninger på hhv. +2/3 og -1/3 af protonladningen (samt antikvarker med modsatte ladninger). Første generation er up- og down-kvarkerne, som opbygger protoner og neutroner og dermed alt normalt stof. Anden generation er charm og strange, og tredje er top og bottom. I hver generation findes desuden et analogt par af leptoner. Kvarker og leptoner er de mest fundamentale fermioner eller stofpartikler, der kendes.

Kvark. Elementarpartiklerne er opbygget af kvarker. Figuren viser eksempler dels på baryoner opbygget af tre kvarker med hver sin farve, dels på mesoner opbygget af en kvark og en antikvark med modsatte farver, et begreb, der har en præcis matematisk betydning og her illustreres ved komplementærfarver.

Den teoretiske beskrivelse forlanger, at kun hele generationer forekommer. Derved er nye kvarker forudsagt, efterhånden som andre medlemmer af en generation er blevet kendt. Teorien er bekræftet med fund af charm-, bottom- og top-kvarkerne.

Baryoner (fx protoner og neutroner) består af tre kvarker med hver sin farve. Mesoner (fx pioner) består af en kvark og en antikvark. Mesoner og baryoner betegnes tilsammen hadroner. Kun hadroner består af kvarker. Kvarker bindes sammen af felter, der minder om elektriske og magnetiske felter, men som også har farve. Deres kvanter er gluoner. Teorien herfor kaldes kvantekromodynamik eller QCD (se elementarpartikler og kvantefeltteori).

Kvarker i baryoner og mesoner

Man tænker sig en proton som en lille boble (eng. bag-model) med en diameter på ca. 10-15 m, hvori tre meget lette kvarker (2 up- og 1 down-kvark) svirrer frem og tilbage. Efter kvantemekanikken betyder størrelsen, at hver af dem har en energi, der bidrager til ca. 1/3 af protonmassen. Men kvarkerne kan ikke frigøres fra boblen. Man taler om "kvarkindespærring" (eng. quark-confinement). En tung meson med højt spin tænker man sig som en kvark og en antikvark, der slynges rundt om hinanden holdt sammen af et rørformet gluonfelt.

Kvark. Øverst: Computerrekonstruktion af partikelspor i ALEPH-detektoren ved LEP-acceleratoren ved forskningscentret CERN nær Genève. Inderst ses krumme spor fra elektrisk ladede partikler (mest pioner og K-mesoner), hvis afbøjning i et magnetfelt bestemmer deres impuls. De stærkest krummede spor har mindst impuls. De kileformede tegninger udenom repræsenterer partiklernes afsatte energi i detektoren. Der ses tydeligt to modsatrettede jets. De formodes at stamme fra en kvark og en antikvark, der er fløjet i modsatte retninger en kort strækning (ca. 10-15 m), inden de er omdannet til de observerede partikler. Kvarken og antikvarken er dannet af den frigjorte energi fra annihilation af en elektron og en positron, som er bragt til sammenstød med meget høj energi. Nederst: Fotografi af den frilagte ALEPH-detektor. Man genkender omridset fra computerrekonstruktionen.

Ved hjælp af kvarkerne kan man i store træk forstå egenskaberne af alle kendte hadroner. Kun top-kvarken lever for kort til at kunne indgå i hadroner (om dens opdagelse, se eksperiment). Det er omdiskuteret, om enkelte elementarpartikler må forstås som dannet af gluoner uden kvarker.

Jets og asymptotisk frihed

Eksperimentelle undersøgelser af protoner har bekræftet, at de indeholder punktformede kvarker, der næsten frit svæver rundt i boblen. Denne såkaldte asymptotiske frihed forklares i QCD. Det er muligt at ramme en enkelt kvark i en proton med fx en foton med høj energi, så kvarken skydes ud af protonen. Men den bliver ikke til en frigjort kvark. I stedet skaber den en såkaldt jet af især pioner, der flyver i den ramte kvarks retning. Studiet af jets har i stor detalje bekræftet kvark-billedet og QCD.

 

Find bøger

   
   Find Lydbøger
hos Storytel
   Find bøger
bogpriser.dk
   Studiebøger
pensum.dk
   Læs e-bøger
hos Ready

 

Hvad er et tag? Tags er artiklens nøgleord. Artikler med et fælles tag findes ved at klikke på tagget. Når du er logget ind, kan du tilføje tags og dermed skabe sammenhænge.

© Dette billede må du ...

Kvark. Elementarpartiklerne er opbygget af kvarker. Figuren viser eksempler dels på baryoner opbygget af tre kvarker med hver sin farve, dels på mesoner opbygget af en kvark og en antikvark med modsatte farver, et begreb, der har en præcis matematisk betydning og her illustreres ved komplementærfarver.

© Dette billede må du ...

Kvark. Øverst: Computerrekonstruktion af partikelspor i ALEPH-detektoren ved LEP-acceleratoren ved forskningscentret CERN nær Genève. Inderst ses krumme spor fra elektrisk ladede partikler (mest pioner og K-mesoner), hvis afbøjning i et magnetfelt bestemmer deres impuls. De stærkest krummede spor har mindst impuls. De kileformede tegninger udenom repræsenterer partiklernes afsatte energi i detektoren. Der ses tydeligt to modsatrettede jets. De formodes at stamme fra en kvark og en antikvark, der er fløjet i modsatte retninger en kort strækning (ca. 10-15 m), inden de er omdannet til de observerede partikler. Kvarken og antikvarken er dannet af den frigjorte energi fra annihilation af en elektron og en positron, som er bragt til sammenstød med meget høj energi. Nederst: Fotografi af den frilagte ALEPH-detektor. Man genkender omridset fra computerrekonstruktionen.

© Dette billede må du ...

Kvarker optræder sammen med leptoner i såkaldte generationer med et leptonpar og et kvarkpar i hver generation. Der kendes tre generationer, og kvarker forekommer i tre farver. Leptoner har ikke egenskaben farve. Alle leptoner og kvarker har desuden antipartikler, som ikke er vist i figuren.

Viser 3 af 3 billeder

Filer

FilTilføjet af 
[+389194.801.svg (1211.15 kB)

Kvark er optræder sammen med leptoner i såkaldte generationer med et leptonpar og et kvarkpar i hver generation. Der kendes tre generationer, og kvarker forekommer i tre farver. Leptoner har ikke egenskaben farve. Alle leptoner og kvarker har desuden antipartikler, som ikke er vist i figuren.

Admin

05/02/2009

[+393980.801.svg (638.38 kB)

Kvark. Elementarpartiklerne er opbygget af kvarker. Figuren viser eksempler dels på baryoner opbygget af tre kvarker med hver sin farve, dels på mesoner opbygget af en kvark og en antikvark med modsatte farver, et begreb, der har en præcis matematisk betydning og her illustreres ved komplementærfarver.

Admin

05/02/2009

Nyhedsbrev

Om artiklen

Seneste forfatter
Redaktionen
20/09/2011
Oprindelig forfatter
JLPe
31/01/2009

© Gyldendal 2009-2014 - Powered by MindTouch Deki