쿼크 - 개념, 발견, 모델 및 피쳐

쿼크가 무엇인지, 어떻게 발견되었는지, 쿼크 모델이 무엇인지 설명합니다. 또한, 다른 아원자 입자.

쿼크는 중성자와 양성자보다 작은 입자입니다.

쿼크란 무엇입니까?

쿼크 또는 쿼크는 페르미온 범주에 속하며 강한 상호 작용이 원자핵의 문제 를 구성하는 기본 아원자 입자 의 한 유형입니다 . 그 이름은 아일랜드 작가 James Joyce의 소설 Finnegan's Wake 에서 유래되었습니다 .

쿼크는 양성자 와 중성자를 구성하는 입자일 뿐만 아니라 강입자라고 불리는 다른 유형의 작은 입자입니다.

이러한 용어는 혼란스러울 수 있지만 쿼크가 무엇인지 알기 위해 기술적인 수준에서 이를 이해할 필요는 없습니다. 즉 , 중력 , 전자기력, 강한 핵력의 네 가지 기본 물리적 힘과 자유롭게 상호 작용하는 물질 의 가장 작은 입자입니다. 그리고 약한 핵력.

렙톤과 함께 쿼크는 물질의 구성 요소입니다. 물질과 반물질이 있듯이 쿼크와 반쿼크도 있습니다.

또한 쿼크에는 6가지 유형 또는 "맛"이 있습니다. 따라서 물질의 모든 중간자와 중입자, 즉 200개 이상의 서로 다른 아원자 입자는 세 가지 서로 다른 쿼크(또는 반쿼크)(바리온), 또는 강한 상호작용으로 연결된 쿼크-반쿼크(중간자)를 결합하여 구성될 수 있습니다. .

도움이 될 수 있습니다: 원자 모델

쿼크의 발견

수십 년 동안 양성자, 중성자, 전자는 물질의 기본 입자, 즉 이들보다 작은 것은 존재할 수 없다고 가정되었습니다 .

그러나 소위 핵자(원자핵에 서식하는 중성자와 양성자 ) 에 대한 연구에서는 그 크기가 전자의 크기보다 훨씬 더 크다는 사실이 밝혀졌으며, 이는 그들이 더 작은 무언가로 구성될 수 있음을 의미할 수 있음을 보여주었습니다. 그리고 더 간단합니다. 이 질문에 답하기 위해 쿼크가 왔습니다.

동시에, 그들은 1964년에 Murray Gell-Mann과 George Zweig에 의해 완전히 독립적으로 제안되었습니다. 이 과학자들은 원자핵 입자들 사이의 강한 상호작용의 특성으로 인해 쿼크가 존재할 필요성을 관찰했습니다.

더욱이, 양성자와 중성자 내에 내부 구조가 없으면 그 특성 중 많은 부분을 설명할 수 없습니다 . 따라서 쿼크  (나중에  쿼크 , Zweig가 처음에 에이스 또는 "에이스" 라는 이름을 제안했지만  ) 라고 불리는 세 개의 더 작은 입자의 존재가  제안되었으며, 이는 1/3 및 2/3 전하 를  갖습니다  .

이 가설은 이후 몇 년 동안 SLAC ( 스탠포드 선형 가속기 센터 ) 에서 실험적으로 테스트되었습니다 . 그러나 실험 결과 양성자와 중성자를 구성할 수 있는 입자는 3개가 아니라 6개라는 것이 밝혀졌습니다. 이 발견으로 Taylor, Kendall 및 Friedman은 1990년 노벨 물리학상을 수상했습니다 .

쿼크 모델

각 유형의 쿼크에는 특정한 특성이 있습니다.

오늘날 우리가 다루는 표준 물질 모델 내에서 쿼크는 물질에서 가장 단순한 위치를 차지합니다.

우리가 결합하는 쿼크의 유형에 따라 여섯 가지 다른 유형의 쿼크 (또는 풍미 ) 를 설정하는 하드론 분류 규칙(소위 "쿼크 모델")에 따라 다양한 유형의 입자를 얻을 수 있습니다. 전하를 정의하는 "양자수"로:

• 위로 아이소스핀 +1/2을 양자수로 갖추고 있습니다.

• 다운 아이소스핀 -1/2을 양자수로 갖추고 있습니다.

• 매력 양자수로 +1 매력을 부여받습니다.

• 이상한 양자수로서 기묘함 -1이 부여됩니다.

• 상단( top ) 또는 진실( 진실 ). 우월성( 최고성 ) +1을 부여받습니다.

• 배경( 하단 ) 또는 아름다움( 아름다움 ). 최저 -1 부여됩니다 .

이 모든 것이 매우 이상하게 보일 수도 있고 비디오 게임에서나 나올 법한 것처럼 보일 수도 있지만, 쿼크 모델에서는 이 작은 입자들이 삼중항이나 삼중항으로 모여서 서로 다른 유형의 더 큰 아원자 입자를 형성한다고 생각한다면 이치에 맞습니다.

전하의 합이 정수가 되면 강입자를 형성합니다.

그러나 여기에 쿼크는 " 색 " 이라는 세 가지 유형의 전하를 더 가질 수 있다는 점을 추가해야 합니다 . 그러나 실제로는 색상에 관한 것이 아니라 과학자들이 이 특성에 붙인 이름입니다. 이는 일종의 친화력으로, ("글루온"이라는 또 다른 입자를 통해) 강한 핵 인력을 유발하는 특성입니다.

이러한 색상은 파란색, 녹색 또는 빨간색일 수 있으며, 이는 예를 들어 중성자와 양성자를 전자(렙톤 유형 입자)와 구별하는 것입니다. 전자는 쿼크로 구성되지 않고 강한 핵 상호 작용을 느끼지 않기 때문입니다. 약한 것.

이 모델에 따르면 물질의 기본 입자는 쿼크와 렙톤입니다 .

기타 아원자 입자

다른 유형의 아원자 입자는 다음과 같습니다.

• 페르미온스. 보존과 함께 반정수 스핀 또는 각운동량(1/2, 3/2 등)을 갖는 것이 특징인 물질의 기본 입자입니다. 페르미온에는 쿼크와 렙톤의 두 가지 유형만 있습니다.

• 렙톤. 그들은 스핀 ½(+ 또는 -)을 부여받은 일종의 페르미온이며 쿼크와 달리 물질의 강한 핵 상호 작용을 경험하지 않습니다. 렙톤에는 전자, 뮤온, 타우스, 전자 중성미자, 뮤온 중성미자 및 타우 중성미자의 여섯 가지 유형이 있습니다. 처음 세 개는 +1 또는 -1의 전하를 가지며 나머지는 0의 전하를 갖습니다.

• 보존. 페르미온과 함께 이들은 정수 스핀(0, 1, 2 등)을 갖는 것을 특징으로 하는 물질의 기본 입자이며 파울리 배제 원리를 따르지 않습니다. 보존의 예로는 광자, 글루온 또는 중력자, 즉 알려진 힘을 수반하는 입자가 있습니다.

• 여관. 그들은 보존, 즉 정수 스핀이 0 또는 1인 강입자로서 강한 핵 상호작용에 반응하므로 쿼크-반쿼크 상태에 따라 쿼크로 만들어집니다.

• 바리온. 쿼크는 3개의 쿼크로 구성되어 있으며 가장 대표적인 예는 중성자와 양성자입니다. 그러나 매우 불안정한 다른 유형도 있습니다.

계속하기: 양자역학