クォークとは何か、それらがどのように発見されたか、そしてクォークモデルとは何かを説明します。また、他の亜原子粒子。
クォークは、中性子や陽子よりも小さい粒子です。クォークとは何ですか？
クォークまたはクォークは一種の 亜原子粒子 エレメンタル、これはのカテゴリに分類されます フェルミ粒子、およびその強い相互作用が構成する 案件 原子核の。その名前は小説に由来しています フィネガンの目覚め アイルランドの作家ジェイムズ・ジョイスによる。
クォークはその粒子です 陽子 Y 中性子 それらは、ハドロンと呼ばれる他の種類の小さな粒子と同様に作られています。
これらの用語は紛らわしいかもしれませんが、クォークが何であるかを知るためにそのような技術レベルでそれらを理解する必要はありません：クォークの中で最も小さな粒子。 案件、4つの基本的な物理力と自由に相互作用します。 重力、電磁力、強い核力、弱い核力。
レプトンとともに、クォークは物質のまさに構成要素です。問題があるのと同じように 反物質、クォークと反クォークもあります。
さらに、クォークには6つのタイプまたは「フレーバー」があります。したがって、物質のすべての中間子とバリオン、つまり200を超える異なる素粒子は、強力な相互作用によって結合された3つの異なるクォーク（または反クォーク）（バリオン）またはクォーク-反クォーク（メソン）を組み合わせることによって構築できます。 。
クォークの発見
何十年もの間、陽子、中性子、および 電子 それらは物質の基本的な粒子でした。つまり、それらよりも小さいものは存在できませんでした。
しかし、いわゆる核子（中性子と陽子、原子核の住民）の研究 原子）は、それらのサイズが電子のサイズよりもはるかに大きいこと、そしてそれらが今度はより小さくてより単純なもので構成されていると想定できることを示しました。クォークはその質問に答えるようになりました。
同時に、それらは完全に独立しているものの、1964年にマレー・ゲルマンとジョージ・ツワイクによって提案されました。これらの科学者たちは、原子核内の粒子間の強い相互作用の性質により、クォークが存在する必要があることを観察しました。
さらに、その特性の多くは、存在しない限り説明できませんでした 構造 陽子と中性子の内部。したがって、3つの小さな粒子の存在はクォーク （その後クォーク、Zweigが最初に名前を提案したがエース または「エース」）、電荷 1/3および2/3の負荷。
この仮説はSLACで実験的にテストされました（スタンフォード線形加速器センター または後年の「線形加速器のためのスタンフォードセンター」。しかし、実験では、陽子と中性子を構成する可能性のある粒子は3つではなく6つあることが指摘されました。この発見により、テイラー、ケンダル、フリードマンは1990年のノーベル物理学賞を受賞しました。
クォークモデル
クォークの種類ごとに固有の特性があります。私たちが今日扱っている物質の標準模型の中で、クォークは物質の中で最も単純な場所を占めています。
組み合わせるクォークの種類に応じて、6種類のクォーク（または フレーバー、「フレーバー」）、それぞれがその電荷を定義する「量子数」を備えています。
- その上 （上）。量子数としてアイソスピン+1/2を付与。
- 下 （下）。量子数としてアイソスピン-1/2を付与。
- 魅力 （魅力）。量子数としてチャーム+1が付与されています。
- 変 （変）。量子数としてストレンジネス-1を授けられました。
- やめる （上）または真実（真実）。優越性に恵まれている（トップネス) +1.
- 下 （下）または美しさ（美しさ）。劣等感に恵まれている（ボトムネス) -1.
これらはすべて非常に奇妙に見え、ビデオゲームのようなもののように見えるかもしれませんが、これらの小さな粒子がトリプレットまたはトライアドで集まってさまざまなタイプのより大きな亜原子粒子を形成すると考える場合、クォークモデル内では理にかなっています。
それらの電荷の合計が整数を与えるとき、それらはハドロンを形成します。
これに加えて、クォークはさらに3種類の電荷を持つことができます。色」。それは実際には色についてではありませんが、それは科学者がこの特性に付けた名前であり、強い核の引力の原因となる一種の親和性です（「グルーオン」と呼ばれるさらに別の粒子を介して）。
これらの色は青、緑、赤のいずれでもかまいません。たとえば、中性子や陽子と電子（レプトン型粒子）はクォークでできておらず、強い核相互作用を感じず、弱いため、これが区別されます。 。
このモデルによれば、物質の基本的な粒子はクォークとレプトンです。
その他の素粒子
他の種類の素粒子は次のとおりです。
- フェルミ粒子。ボソンとともに、それらは物質の基本的な粒子であり、半整数のスピンまたは角運動量（1 / 2、3 / 2など）を持っていることを特徴としています。フェルミ粒子には、クォークとレプトンの2種類しかありません。
- レプトンそれらはフェルミ粒子の一種であり、½スピン（+または-のいずれか）を備えており、クォークとは異なり、物質の強い核相互作用を経験しません。レプトンには、電子、ミューオン、タウ、電子ニュートリノ、ミューニュートリノ、タウニュートリノの6種類があります。最初の3つは+1または-1の電荷を持ち、残りは0の電荷を持ちます。
- ボソン。フェルミ粒子とともに、それらは物質の基本的な粒子であり、整数のスピン（0、1、2など）を持つことを特徴とし、パウリの排他原理に準拠していません。ボソンの例は、光子、グルーオン、または重力子、つまり既知の力を伴う粒子です。
- 中間子。それらはボソン、つまり、強い核相互作用に応答する整数スピン0または1のハドロンであるため、クォークと反クォークの状態によると、クォークでできています。
- バリオンそれらは3つのクォークで構成されており、それらの最も代表的な例は中性子と陽子ですが、他のタイプもあり、非常に不安定です。