Definição de Quarks em Física

MARK GARLICK / Getty Images

Um quark é um dos partículas fundamentais em física. Eles se unem para formar hádrons, como prótons e nêutrons, que são componentes dos núcleos dos átomos. O estudo dos quarks e das interações entre eles através da força forte é chamado de física de partículas.

A antipartícula de um quark é o antiquark. Quarks e antiquarks são as duas únicas partículas fundamentais que interagem através de todas as quatro forças fundamentais da física : gravitação, eletromagnetismo e as forças fortes e interações fracas .

Quarks e confinamento

Um quark exibe confinamento , o que significa que os quarks não são observados independentemente, mas sempre em combinação com outros quarks. Isso torna a determinação das propriedades (massa, spin e paridade) impossível de medir diretamente; esses traços devem ser inferidos das partículas compostas por eles.

Essas medidas indicam um spin não inteiro (+1/2 ou -1/2), então os quarks são férmions e siga o Princípio de Exclusão de Pauli .

Na forte interação entre os quarks, eles trocam glúons, que são bósons de calibre vetorial sem massa que carregam um par de cargas de cor e anticor. Ao trocar glúons, a cor dos quarks muda. Essa força de cor é mais fraca quando os quarks estão próximos e se torna mais forte à medida que se afastam.

Os quarks são tão fortemente ligados pela força da cor que, se houver energia suficiente para separá-los, um par quark-antiquark é produzido e se liga a qualquer quark livre para produzir um hádron. Como resultado, quarks livres nunca são vistos sozinhos.

Sabores de Quarks

Tem seis sabores de quarks: up, down, strange, charm, bottom e top. O sabor do quark determina suas propriedades.

Quarks com carga de +(2/3) e são chamados tipo up quarks e aqueles com carga de -(1/3) e são chamados tipo para baixo .

Há três gerações de quarks, com base em pares de fraco positivo/negativo, fraco isospin. Os quarks de primeira geração são os quarks up e down, os quarks de segunda geração são estranhos e os quarks charm, os quarks de terceira geração são os quarks top e bottom.

Todos os quarks têm um número bariônico (B = 1/3) e um número lépton (L = 0). O sabor determina algumas outras propriedades únicas, descritas em descrições individuais.

Os quarks up e down formam prótons e nêutrons, vistos no núcleo da matéria comum. São os mais leves e estáveis. Os quarks mais pesados ​​são produzidos em colisões de alta energia e decaem rapidamente em quarks up e down. Um próton é composto por dois quarks up e um quark down. Um nêutron é composto de um quark up e dois quarks down.

Quarks de primeira geração

Quark Up (símbolo dentro )

Isospin fraco:+1/2isospina ( EU_Com ):+1/2Carga (proporção de e ):+23Massa (em MeV/c^dois):1,5 a 4,0

Quark Down (símbolo d )

Isospin fraco:-1/2isospina ( EU_Com ):-1/2Carga (proporção de e ):-1/3Massa (em MeV/c^dois): 4 a 8

Quarks de segunda geração

Charm quark (símbolo c )

Isospin fraco:+1/2Charme ( C ):1Carga (proporção de e ):+23Massa (em MeV/c^dois):1150 a 1350

quark estranho (símbolo s )

Isospin fraco:-1/2Estranheza ( S ):-1Carga (proporção de e ):-1/3Massa (em MeV/c^dois):80 a 130

Quarks de terceira geração

quark top (símbolo t )

Isospin fraco:+1/2Topo ( T ):1Carga (proporção de e ):+23Massa (em MeV/c^dois):170200 a 174800

Quark Bottom (símbolo b )

Isospin fraco:-1/2Fundo ( B' ):1Carga (proporção de e ):-1/3Massa (em MeV/c^dois):4100 a 4400