. begrenset

. begrenset

Kvark, fundamental partikkel som alle sterkt vekselvirkende partikler, hadroner (det vil si baryoner og mesoner), er bygd opp av. Kvarker er en byggestein i standardmodellen. Kvarkene regnes som like fundamentale som elektronet, og har som elektronet spinn ½. Baryonene, for eksempel protonet, består av tre kvarker, mens mesonene består av en kvark og en antikvark. (I tillegg består hadronene av gluoner og kvark–antikvark-par som oppstår og forsvinner spontant, som kvantefluktuasjoner).

Det finnes seks forskjellige kvarktyper, kalt u (eng. up, 'isospinn opp'), d (eng. down, 'isospinn ned'), s (eng. strange, 'sær'), c (eng. charm, 'sjarm'), b (eng. bottom, 'bunn'), t (eng. top, 'topp'). Av disse har u, c, t elektrisk ladning +2/3 og d, s, b –1/3 av elementærladningen (som er lik protonladningen). Kvarkene har baryontall lik 1/3. Alle kvarktypene har sin tilsvarende anti-kvark som betegnes med en strek over: . (Se flavour.)

De to letteste kvarktypene, u og d, er byggesteiner for protonet og nøytronet som igjen bygger opp alle atomkjerner. De fire andre tilsvarer mer ustabil materie. Spesielt den tyngste, toppkvarken, er så ustabil at den neppe rekker å danne mesoner eller baryoner før den desintegrerer.

Hver av de seks kvarktypene har en annen type ladning, «farge», som kan ha tre forskjellige verdier, ofte kalt «rød», «gul» og «blå». Det må presiseres at ordet «farge» i denne sammenheng ikke har noe med vanlig optisk farge å gjøre, men kun er et tilfeldig valgt navn. Fargeladning ble innført som begrep for å forklare at baryonene Δ++, Δ og Ω, som består av henholdsvis tre u-kvarker, tre d-kvarker og tre s-kvarker, skal kunne oppfylle pauliprinsippet. Dette prinsippet sier at i et system av fermioner, som kvarkene er et eksempel på, må disse være i forskjellige tilstander. I et baryon som har spinn 3/2 langs en akse, må alle de tre kvarkene ha spinnet rettet langs den samme aksen. I baryonene Δ++, Δ og Ω som har spinn 3/2, er kvarkene i samme tilstand med hensyn til spinn og kvarktype u, d, s. Det må derfor være en tredje egenskap som skiller dem fra hverandre, nemlig fargeladning.

Fysiske tilstander og partikler, som Ω eller protonet, er «fargeløse» blandinger («hvite»). Fargeladning er opphav til fargekraften (dvs. sterk vekselvirkning) som binder kvarkene sammen til baryoner og mesoner. Kjernekreftene kan avledes av fargekreftene på tilsvarende måte som kreftene mellom atomer og molekyler kan avledes av de elektromagnetiske kreftene mellom elektroner og protoner.

Kvarkbildet som forklaring på de eksisterende baryoner og mesoner, ble foreslått i 1964 av M. Gell-Mann og George Zweig, uavhengig av hverandre. I begynnelsen ble kvarkene av mange oppfattet bare som abstrakte hjelpestørrelser. Først i 1974, da man fant en rekke tilstander som tydelig bestod av et fermion og et antifermion (de såkalte ψ-partiklene, bygd opp av c og ) ble det klart at kvarkene virkelig er fysiske partikler. Den tyngste, t-kvarken, ble påvist eksperimentelt først i 1995. Frie kvarker er aldri observert, og man regner med at kreftene mellom dem blir så sterke ved store avstander at det (sannsynligvis) er umulig å rive løs en kvark fra et hadron.

Navnet kvark (eng. quark) stammer fra sitatet Three quarks for muster Mark fra Finnegan's Wake av den irske forfatteren James Joyce. Quark er også betegnelse for en lyd, gjerne fra et dyr, for eksempel kra (skrik fra kråke eller ravn), kvekk (for eksempel fra frosk) eller knurr.

Se også elementærpartikkelfysikk, kjernekrefter og kvantekromodynamikk.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål til artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.