強い力を介して相互作用し、物質の必須構成要素の 1 つと考えられている一次亜原子粒子のグループのいずれか。陽子と中性子は、強い力を介して互いに相互作用するクォークによって形成されます。これは、原子核が後者の粒子がさまざまな量で結合することによって形成されるのと同じです。クォークは、その質量と電荷の特性に基づいて、6 つの種類、つまりテイストに分類されます。クォークの種類には、アップとダウン、チャームとストレンジ、トップとボトムの 3 つの組み合わせがあります。クォークは実際の素粒子のように見え、識別可能な構造はなく、より小さな粒子に分解される能力を持っています。
クォーク
物理学では、クォークは素粒子の 1 つです。陽子や中性子などのハドロンは、原子核の構成要素であり、結合してハドロンを形成します。素粒子物理学は、クォークと、強い力によるクォーク間の相互作用の研究です。
反クォークはクォークの反粒子です。クォークと反クォークだけが、物理学の 4 つの基本的な力 (重力、電磁気、強い相互作用と弱い相互作用) のすべてと相互作用します。
クォークの種類
クォークには 6 種類あります:
<オール>アップクォーク
23e の部分電荷を持っています。これは、1960 年代の初めに、当時知られていたハドロンを説明および分類するために、Gell-Mann、Yuval Neman、George Zweig によって個別に提案された最初の 3 つのクォークの 1 つです。
ダウンクォーク
-13e の部分電荷を持っています。これは、1960 年代の初めに、当時知られていたハドロンを説明および分類するために、Gell-Mann、Yuval Neman、George Zweig によって個別に提案された最初の 3 つのクォークの 1 つです。
トップクォーク
23e の部分電荷を持っています。 t quark は一般的な略語です。 1960 年代初頭にゲルマン、ユヴァル ネマン、ジョージ ツヴァイクが当時知られていたハドロンを説明および分類するために独自に提案した最初の 3 つのクォークの 1 つではありませんでした。
クォークと閉じ込め
閉じ込めはクォークの特性です。つまり、クォークが単独で観測されることはなく、常に他のクォークと一緒に観測されます。これにより、属性 (質量、スピン、およびパリティ) を直接テストすることができなくなります。代わりに、これらの特性は、それらを構成する粒子から推測する必要があります.
クォークはフェルミオンであり、パウリの排他原理に従います。これは、これらの観測が非整数スピン（+12 または -12）を示唆しているためです。
クォークは、強い相互作用の際に、有色電荷と反トーン電荷のペアを持つ質量のないベクトル ゲージ ボソンであるグルオンを交換します。グルーオンが交換されると、クォークのトーンが変化します。クォークが互いに接近しているとき、色の力は最も弱くなりますが、それらが離れるにつれて強くなります.
カラー フォースはクォークを非常に緊密に結合するため、それらを分離するのに十分なエネルギーが適用されると、クォークと反クォークのペアが形成され、自由なクォークと結合してハドロンを形成します。その結果、フリー クォークが単独で見られることはめったにありません。
クォークのフレーバー
1960 年代を通して、理論物理学者は、実験で発見された素粒子の数が増え続けることを説明するために、陽子と中性子が物質のより小さな単位で構成されているという概念を調べました。米国のマレー ゲルマンとイスラエルのユヴァル ネマンは、1961 年に、ビルディング ブロックに関して高度に相互作用する粒子を定義した数学的対称群 SU(3) に基づく粒子分類法であるエイトフォールド ウェイを作成しました。1964 年に、Gell, -マンは、ジェイムズ・ジョイスの小説フィネガン・ウェイクの一節に基づいて、システムの物理的基盤としてクォークの概念を開発しました。それは、それぞれ独自の「フレーバー」を持つ 3 種類のクォークの存在を示唆していました。これら 3 種類のクォークは現在、「アップ」(u)、「ダウン」(d)、「ストレンジ」(s) として知られています。
クォークの色
物理粒子としてのクォークの理解は、最初に 2 つの重要な課題を提示しました。モデルが機能するためには、クォークは半整数のスピン (固有角運動量) 値を持つ必要がありましたが、奇数の半整数スピンを持つすべての粒子 (フェルミオンと呼ばれる) の動作を規制するパウリの排他原理にも違反しているように見えました。クォークベースのバリオンの組み合わせの多くでは、2 つまたは 3 つの同一のクォークを同じ量子状態に置かなければならず、これは排他原理によって禁止されていました。第二に、クォークは、それらが生成された元の粒子から分離されることに対して耐性があるように見えました。という事実にもかかわらず
保持クォークは強力で、加速器からの高エネルギー粒子ビームの衝撃に抵抗できるとは思えませんでした。
量子色力学で明確に表現されているように、色の概念を導入すると、これらの懸念が解決されます (QCD)。色は、1973 年に画期的なアイデアが発表された、この強い相互作用の理論における強い力の源であるクォークの性質を表しています。強い力の源。クォークには赤、緑、青の色が割り当てられ、反クォークには反赤、反緑、反青の色が割り当てられます。
クォークの使用
クォークは、電荷、質量、色電荷、フレーバーを持つ唯一の既知の素粒子であり、現代物理学の 4 つの基本的な相互作用 (電磁気、重力、強相互作用、弱相互作用) のすべてに関与しています。
結論
アップとダウン、チャームとストレンジ、トップとボトムが 3 つのクォーク多様体のペアです。クォークは実際の素粒子のように見え、目に見える構造はなく、より小さなものに分解する能力があります。
クォークは、物理学における基本粒子の 1 つです。たとえば、陽子と中性子は原子核の構成要素であり、結合してハドロンを生成します。強い力を介したクォークとそれらの相互作用の研究は、素粒子物理学として知られています。閉じ込めはクォークの特性です。つまり、クォークが単独で観測されることはなく、常に他のクォークと一緒に観測されます。
