Thursday, December 2, 2010

Kvargid




Kvargid on tabelis tähistatud lillaga. Neutronid ja prootonid koosnevad esimese põlvkonna kvarkidest ning ülejäänud on selleks liiga ebastabiilsed olles palju massiivsemad. Teise ja kolmanda põlvkonna kvarke saab ajutiselt luua energiliste kokkupõrgetega nagu näiteks kiirendites ja neid leidub kosmilises kiirguses. Kvargid ei esine teadaolevalt üksikult. Nende osakeste antiosakestel on sama mass ning spinn, kuid vastasmärgiga laeng.

Kui kvargid lähenevad üksteisele nõrgeneb nendevaheline tõmme, kuid distantsi suurenedes hakkavad gluuonid neid tugevamalt kokku tõmbama.

Masse tähistatakse elektronvoltides ning teades nende kiirust ja energiat saab arvutada osakese massi kilogrammides jagades energia valguse kiiruse ruuduga. Kvargid ise moodustavad väikese osa massist. Prootonite mass on umbes 930 MeV, kuid prootoni kvarkide endi mass gluuoniteta on umbes 11 MeV, kuid kvarkide massihinnagud kõiguvad tabelis nähtust umbes 50% ulatuses üles ja alla, sest neid pole vabalt jälgitud vaid koos kõigi teiste osadega.

Prootonid koosnevad kahest u kvargist ja ühest d kvargist, mis annab neile kokkuvõttes laengu +1. Neutronid koosnevad kahest d kvargist ja ühest u kvargist, mis teeb selle kogulaenguks nulli, kuid ka neutron on laenguga osakeste poolt mõjutatud kuna see sisaldab laenguga alaosi.

Kvargid moodustavad hadroneid nagu näites barüone (prootonid ja neutronid), mis koosnevad kolmest kvargist, ja mesoneid, mis koosnevad ühest kvargist ja selle antikvargist. Mesonite säilivusaeg paistab alla miljondiku sekundi. Barüonis osaleb tugev tuumajõud kvarkide kooshoidmises ja tuumas osaleb seesama jõud neutronite ja prootonite kooshoidmises.

Kvarkidel ja gluuonitel on üheks omaduseks nn. värvlaengud, mis osalevad tugevas tuumajõus. See koosneb kolmest erinevast laengust mida nimetatakse kokkuleppeliseks punaseks, siniseks ja roheliseks. Barüonides on kõik kolm tüüpi esindatud ning kõik need "värvid" võivad esineda igal kvargi alatüübil. Kahte sama värvlaenguga kvarki ei saa olla korraga samas neutronis või prootonis. Värvid võivad muutuda kvarkide vahel gluuonite vahendusel. Antikvarkidel on antivärvid (antipunane jne.).

Kvargid võivad muutuda ühest alatüübist teise vabastades või püüdes W bosoni. See muutus toimub beeta kiirgust tekitava beeta lagunemise ajal (pildil), kus neutron laguneb elektroniks, elektroni antineutrooniks ja prootoniks. D kvark eritab W bosoni, mis jaguneb elektroniks ja elektroni antineutriinoks.