duum|En Proton besteiht ut twee up-Quarks un en down-Quark Quarks [IPA: kwɔrk] sünd de elementaren Bestanddeelen (Elementardeelken), ut de na hüütige Vörstellen de Hadronen (t. B. de Protonen un Neutronen) opboet sünd.
Översicht Quarks hebbt den Spin ½ un höört dormit to de Fermionen. Se gellt hüüt tosamen mit de Leptonen un de Liekbosonen as de fundamentalen Bostenen, ut de all de Materie opboet is. So bestaht to’n Bispeel Baryonen ut dree Quarks un Mesonen ut een Quark un een Antiquark.
De Caltech-Physiker Murray Gell-Mann hett 1964 postuleert, dat dat de Quarks gifftM. Gell-Mann: A Schematic model of baryons and mesons in Phys. Lett. 8, 1964, 214–215, doi:10.1016/S0031-9163(64)92001-3. För dat Schematiseeren vun den Deelkenzoo vun de Hadronen över de Quarks is he 1969 mit den Nobelpries för Physik uttekent worrn. Vun em unafhangig hett George Zweig an’t CERN en lieke, wietergahn Theorie formuleert, bi de he de fundamentalen Bostenen aces nömen deG.Zweig: An SU(3) model for strong interaction symmetry and its breaking I+II CERN preprint CERN-TH-401 (1964) CERN-Preprint-Server . Man, he künn sien Manuskripten nich publizeeren, vun wegen dat sien Basen dat nich wullen. De Klassifikatschoon vun de dormols bekannten Hadronen mit de speziell-unitären Grupp SU(3) hett 1962 unafhangig ok Juval Ne’eman vörslahn.
Experimentell ünnersöcht weern de Quark vun Enn vun de 1960 er Johren an dör deep-inelastische Elektron-Nukleonen-Strein. Henwiesen op de Quarks un op jemehr Egenschoppen weern dorbi in de Strukturfunkschonen funnen.
De Ümstand, dat bi hüüt noch keen fre’en Quarks meten warrn künnen, is een vun de gröttsten Problemen vun de Deelkenphysik, de noch jümmer nich lööst sünd. Dit as Confinement bekannt Phänomen is een vun de Millenium-Problemen. Dat gifft starke Henwiesen dorop, dat de Theorie vun de starken Wesselwirken, de Quantenchronodynamik, to dit Insluten vun de Quarks föhren deit, man en strengen mathemaatschen Bewies gifft dat dorför noch nichK. Nakamura et al. (Particle Data Group), J. Phys. G 37, 075021 (2010).
Inföhren duum|De deep-inelastische Strein wiest, dat dat Proton ut annere Deelken tohopensett is. De Quarks sünd dat Resultat vun den Versöök, na’n hüütigen Stand vun de Wetenschop de Grundbostenen vun de Materie to finnen. Mit de atomistischen Theorie in’t 19. Johrhunnert weern de Atomen as de Grundsbostenen ansehn un – as de Naam dat andüüt – för undeelbor holen. In’t Rutherfordsche Atommodell wies sik dat Atom tosamensett ut en Atomkarn un en Elektronenhüll. De Karnphysik hett denn wiest, dat de Karn ut Protonen un Neutronen tosamensett is. Mit blots fief Elementardeelken – blangen de Protonen, Neutronen un Elektronen ok noch de Myonen ut de Högenstrahlen un de eerst blots indirekt nawiesten Neutrinos – weer Anfang vun de 1930er Johren en Bild todamenstellt, dat schienbor allens verkloren künn.
Man, de Nawies vun jümmer mehr Mesonen un Baryonen – eerst in de Högenstrahlen, later denn ok in Gaumakers – de later to den smuüsterhaften Utdruck „Deelken-Zoo“ föhrt hett, weer en Grund, noch mol na fundamentaleren Deelken to söken, ut de all Hadronen (also Mesonen un Baryonen) opboet sünd. De annere Motivatschoon weren Meten vun’n Formfakter vun de bestännigeren Hadronen, de düütlich en rüümlich Utdehnen wiesen, wiel sik Elektronen un Myonen bit an de Grenzen vun dat, wat een noch meten kann, as punktförmig dorstellt.
Egenschoppen To all Quarks gifft dat ok en tohören Antideelken, dat as Antiquark betekent warrt un de gegendeelige elektrische Ladung hett. Blots de Quarks vun de eersten Generatschoon billt Nukleonen un dormit de normale Materie. De Bestanddeelen vun de Atomkarns, also de Protonen un Neutronen, sett sik ut Down-Quarks un Up-Quarks tosamen.
In’n Gegendeel to de Leptonen, reageert de Quarks op all Grundkräft vun de Physik: Stark Wesselwirken Schwack Wesselwirken Elektromagnetsch Wesselwirken Gravitatschoon
Farvladung duum|De Farvladung warrt jüst so as de Klörenlehr behannelt: Root, Blau un Gröön mischt sik to witt („ahn Klöör“) Quarks drägt en Ladung, de as Farvladung betekent warrt un de dree Weerten root, blau un gröön annehmen kann. De dree Weerten addeert sik tosamen as null, (witt). De Betekenen Farvladung hett nix mit de Klören to doon, as se ut’n Alldag in’n Tosamenhang mit dat Licht bekannt sünd. Antiquarks dräägt de entspreken Farvladungen antiroot, antiblau oder antigröön.
De Confinement-Hypothees seggt, dat blots farvneutrale (witte) Tostännen isoleert vörkamen künnt. Disse Annahm is opstellt worrn, vun wegen dat Quarks noch nienich isoleert opdeckt worrn sünd. Se sünd jümmers in Hadronen bunnen as Kombinatschonen ut dree Quarks (Baryonen), dree Antiquarks (Antibaryonen) oder een Quark mit een Antiquark (Mesonen). Theoretisch künnen ok noch annere witte Tostännen vörkamen, as to’n Bispeel 4 Quarks un een Antiquark. Wat dat wohrhaftig vörkummt warrt opstunns noch utforscht.
Mit Reeknersimulatschonen kann nawiest warrn, dat sik twüschen twee staatsche Quarks (d. h. dat Poortügen warrt ünnerdrückt) en Potential utbillt, dat mit den Afstand linear tonimmt. Dormit warrt verkloort, dat sik de Uttuuschdeelken vun de starken Wesselwirken, de Gluonen, de sülvst en Farvladung (en Farv-Antifarv-Kombinatschoon) drägt, to en Strang binnt, den sien Energie mit de Läng anwassen deit. En Deelken mit Farvladung vun’n Rest to splitten, bruukt dorüm en bannig hoge Energie. Quarks vun de Gluonen aftosplitten is dorüm blots ünner sünnere Bedingen un för bannig korte Tiet mööglichChristof Gattringer un Christian B. Lang: Quantum chromodynamics on the lattice: an introductory presentation, Springer-Verlag, 1. Oplaag, 2009, ISBN 978-3-642-01849-7.
Woans de Mechanismus nipp un nau arbeit, dat en Strang tüügt warrt, hangt vun de Wesselwirken vun de Gluonen ünnerenanner oder mit de Wesselwirken vun de Gluonen mit Vakuumfluktuatschonen tosamen un warrt opstunns utforscht. Dat gifft verschedene Szenarien, woans sik de Strang billn kann, man en eenheitlich BIld hett sik noch nich dörsettR. Alkofer un J. Greensite: Quark Confinement: The Hard Problem of Hadron Physics, Journal of Physics, Bd. 34, 2007, DOI: 10.1088/0954-3899/34/7/S02 arxiv= hep-ph/0610365.
In’n Rahmen vun een Thermodynamik vun de Quantenchromodynamik warrt för en Quark en Tostand vörrutseggt, in dat sik de Qurks as quasi-fre’e Deelken verholt, dat Quark-Gluon-Plasma. De Phaaswessel dorto warrt bi en Temperatur vermoodt, de en Energie vun 200 MeV entspreken deit un de een- bit dreefacke Dicht vun Atomkarns. En direkt Beobachten vun en Quark-Gluon-Plasma is bit hüüt nich mööglich. Experimenten an’t CERN un an’t BNL geev aver Henwiesen, dat so en Plasma wohrhaftig existeert.
Elektrische Ladung De elektrische Ladung vun de Quarks is -1/3 oder +2/3 vun de Elementarladung. Dorut folgt, dat bunnen Tostännen (Baryonen, Mesonen) jümmer heeltallige Ladungen hebbt. Experimentell (t. B. in’n Millikan-Versöök) gifft dat keen Henwiesen op brokene Ladungen vun isoleerte Deelken. De drüddeltalligen Ladungen vun de Quarks, de in Hadronen bunnen sünd, laat sik aver eendüüdig ut Streiexperimenten afleiden.
Quark-Flavours duum|Dat Standardmodell mit de Quarks in vigelett In’t Standardmodell vun de Elementardeelkenphysik höört dat Down-Quark, dat Up-Quark, dat Elektron un dat Elektron-Neutrino to de eersten Generatschoon vun de Deelken. De söss Quarks sünd tosamen mit de Leptonen de Grundbostenen vun de Materie.
De nafolgen söss verschedenen Quark-Orden warrt ok as Quark-Flavours (eng.: „Smackricht“) betekent.
{| class="Tabell" |- style="background-color: #aaeecc;" ! Generatschoon || Hyper-ladung || 3. Komp. vun’nswackenIsospin || Flavour-Quanten-tallen || Naam || Teken || Ladung/e || Masse/MeV c−2 |- bgcolor="aaaaaa" | 1 || 1/3 || +1/2 || Iz = +1/2 || Up || u || +2/3 || 1,5 bis 3,3De Massen vun de Quarks, mit Utnahm vun Top, stammt vun de Particle Data Group (eng). De Quarkmassen sünd in’t MS-dweer Schema angeven. |- | 1 || 1/3 || −1/2 || Iz = −1/2 || Down || d || −1/3 || 3,5 bis 6 |- bgcolor="aaaaaa" | 2 || 4/3 || +1/2 || C = +1 || Charm || c || +2/3 || 1270 +70/−110 |- | 2 || −2/3 || −1/2 || S = −1 || Strange || s || −1/3 || 104 + 26/−34 |- bgcolor="aaaaaa" | 3 || 4/3 || +1/2 || T = +1 || Top || t || +2/3 || 170900 ± 1800De Top-Quark-Masse stammt vun de Tevatron Electroweak Working Group (eng.) Stand 19. März 2007 |- | 3 || −2/3 || −1/2 || B' = −1 || Bottom || b || −1/3 || 4200 + 170/−70 |} De Quantentallen vun Top- un Bottom-Quark sünd ok as truth un beauty bekannt.
Düstere Feller: u, c un t un jemehr Antideelken sünd vun’n Up-Tyyp (mit Ladungstall ±2/3) Helle Feller: d, s un b sünd dorna vun’n Down-Tyyp (Mit Ladungstall -1/3) Up-, Down- un Strange-Quark warrt ünner den Begreep lichte Quarks tosamenfaat.
De Torden vun de Massen is nich eendüdig. In den Tosamenhang warrt tüwschen Konstituentenquarks („effektive“ Quarks in Hadronen) un Stroomquarks („naakte“ Quarks) ünnerscheedt. In de Tabell sünd de Massen vun de Stroomquarks angeven. As Quarks aver nienich alleen vörkamt, lett sik jemehr Masse blots ut de Koppel bestimmen un dorut op de enkelten Bestanddeelen torüchsluten.
De Massen-Egentostännen vun de Quarks q, de in de Natur vörkamt, sünd nich de glieken as de Egentostännen vun de swacken Wesselwirken q. Nicola Cabibbo hett wiest, woans dat physikaalsche Down-Quark d as Mischen ut dat swacke Dowan-Quark d un dat swacke Strange-Quark s beshreven warrn kann. De Mischen warrt dorbi över den so nöömten Cabibbo-Winkel parametriseert. Disse Formalismus is wieter utföhrt worrn to en Mischen vun de swacken Energietostännen vun Down-, Strange- un Bottom-Quarks to de physikaalschen Egentostännen. An Steed vun en enkelten Parameter bruukt man dorför nu veer, de en 3 × 3-Matrix, de so nöömte Cabibbo-Kobayashi-Maskawa-Matrix beschrieft
Up-Quark Up is dat engelsche Woort för „na baven“. Disse Naam baseert op een vun de physikaalschen Grötten, welke de Quarks toschreven warrt, neemlich den Isospin.
De Isospin bedüüdt in sien mathemaatsche Beschrieven dat glieke as’n halftalligen Dreihimpuls (Spin), de analog dorto in twee verschiedene Richten orienteert wesen kann, even up oder down. Disse Orienteeren hebbt aver nix mit de Ruumrichten to doon. Vörslahn weer de toeerst vun Werner Heisenberg, üm de beiden Karnbestanddeelen Proton un Neutron as ünnerscheedliche Spin-Instellen vun een un datsülve Deelken, neemlich dat Nukleon, dortostellen. Grund dorför weer, dat sik Protonen un Neutronen ut Sicht vun de Karnkräft afsluut gliek verholen doot. In’t Bild vun de Konstituentenquarks is de Isospin vun de Nukleonen en direkte Folg vun de Isospins vun de bedeeligten Up- un Down-Quarks. Dat Up-Quark hett en elektrische Ladung vun +2/</sub>3</sub> e.
Down-Quark Dat Down-Quark hett de annere Instellen vun den Isospin: Down („na ünnen“). Sien elektrische Ladung is -1/3 e, sien Isospin -1/2 bi en Masse vun (5±1) MeVpdf-Datei K. Nakamura et al. (Particle Data Group): PDGLive Particle Summary 'Quarks (u, d, s, c, b, t, b', t', Free) afropen an’n 2. Januar 2011.
Strange-Quark Dat Quark-Modell, dat op dat Up- un dat Down-Quark baseeren de, weer nich goot noog, üm den Opbo vun enige Baryonen to verkloren, as to’n Bispeel vun’t Σ+, vun’t Σ− un vun’t Σ0. Dorüm hett Gell-Mann en nee Quark inföhrt, üm de Deelken mit Help vun’t Quark-Modell verkloreb to künnen. Vun wegen, dat dit Quark ’n beten „snaaksch“ weer, hett he em de Beteken Strange geven.
De Snaakschheit (eng.: Strangeness) S vun en Deelken is gliek de gegendeelige Tall vun de Strange-Quarks, de dat bargen deit. En enkelt Strange-Quark hett dorna also de Snaakschheit -1.
Mesonen, de dat Strange-Quark bargt, sünd to’n Bispeel de so nöömten Kaonen un de Phi-Resonanz. Baryonen, de s-Quarks bargt, warrt Hyperonen nöömt. Snaaksche Materie (eng.: strange matter oder Strangelet) besteiht ut Elementardeelken, de Strange-Quarks bargt.
Charm-Quark