物理学におけるクォークの定義

マーク・ガーリック/ゲッティイメージズ

クォークはその一つ 基本粒子 物理学で。それらは結合して、原子核の構成要素である陽子や中性子などのハドロンを形成します。クォークと、強い力によるクォーク間の相互作用の研究は、素粒子物理学と呼ばれます。

クォークの反粒子は反クォークです。クォークと反クォークは、すべてを介して相互作用する唯一の 2 つの基本粒子です。 物理学の 4 つの基本的な力 : 重力、電磁気、および強い 弱い相互作用 .

クォークと閉じ込め

クォークの展示 監禁 これは、クォークが単独で観測されるのではなく、常に他のクォークと組み合わせて観測されることを意味します。これにより、プロパティ (質量、スピン、パリティ) を直接測定することができなくなります。これらの特性は、それらで構成される粒子から推測する必要があります。

これらの測定値は非整数スピン (+1/2 または -1/2) を示しているため、クォークは フェルミオン そして、 パウリの排除原理 .

クォーク間の強い相互作用の中で、それらはグルオンを交換します。グルーオンは、色電荷と反色電荷のペアを運ぶ質量のないベクトル ゲージ ボソンです。グルーオンを交換すると、クォークの色が変わります。このカラー フォースは、クォークが互いに接近しているときに最も弱く、離れるにつれて強くなります。

クォークは色の力によって非常に強く束縛されているため、それらを分離するのに十分なエネルギーがある場合、クォークと反クォークのペアが生成され、自由なクォークと結合してハドロンを生成します。その結果、自由クォークが単独で見られることはありません。

クォークのフレーバー

六つある フレーバー クォーク: アップ、ダウン、ストレンジ、チャーム、ボトム、トップ。クォークのフレーバーがその性質を決定します。

+(2/3) の電荷を持つクォーク と 呼ばれる アップタイプ クォーク、および -(1/3) の電荷を持つもの と 呼ばれる ダウンタイプ .

3つあります 世代 弱い正/負の弱いアイソスピンのペアに基づくクォークの。第一世代クォークはアップクォークとダウンクォーク、第二世代クォークはストレンジクォーク、チャームクォークは第三世代クォーク、トップクォークとボトムクォークです。

すべてのクォークには、バリオン数 (B = 1/3) とレプトン数 (L = 0) があります。フレーバーは、個々の説明で説明されている特定の他の固有のプロパティを決定します。

アップクォークとダウンクォークは陽子と中性子を構成し、通常の物質の原子核に見られます。それらは最も軽く、最も安定しています。より重いクォークは、高エネルギーの衝突で生成され、急速に崩壊してアップ クォークとダウン クォークになります。陽子は 2 つのアップ クォークと 1 つのダウン クォークで構成されています。中性子はアップクォーク1個とダウンクォーク2個で構成されています。

第一世代のクォーク

アップクォーク（記号 の )

弱いアイソスピン:+1/2イソスピン ( 私_と ):+1/2料金（の割合 と ):+23質量 (MeV/c)²):1.5～4.0

ダウンクォーク（記号 d )

弱いアイソスピン:-1/2イソスピン ( 私_と ):-1/2料金（の割合 と ):-1/3質量 (MeV/c)²): 4 ～ 8

第二世代クォーク

チャームクォーク（記号 c )

弱いアイソスピン:+1/2魅力 （ C ):1料金（の割合 と ):+23質量 (MeV/c)²):1150～1350

ストレンジクォーク（記号 s )

弱いアイソスピン:-1/2奇妙さ ( S ):-1料金（の割合 と ):-1/3質量 (MeV/c)²):80～130

第三世代クォーク

トップクォーク（記号 t )

弱いアイソスピン:+1/2トップネス ( T ):1料金（の割合 と ):+23質量 (MeV/c)²):170200 ～ 174800

ボトムクォーク（記号 b )

弱いアイソスピン:-1/2ボトムネス ( B' ):1料金（の割合 と ):-1/3質量 (MeV/c)²):4100～4400