Презентація на тему:
Кванти

Кварки Підготував студент 203 групи Антонашко Петро

КВАРКИ Кварки — фундаментальні частинки, з яких за сучасними уявленнями складаються адрони, зокрема протони та нейтрони. На сьогодні відомо 6 сортів (їх прийнято називати «ароматами») кварків: d, u, s, c, b і t.

Адрон Адрони (від дав.-гр. ἁδρός «великий; масивний») — клас елементарних частинок, до якого належать лише частинки, що беруть участь у сильних взаємодіях. Як правило, беруть участь і в інших взаємодіях — електромагнітних і слабких. Згідно з сучасною теорією (див. Квантова хромодинаміка) мезони складаються з кварків та антикварків, а баріони - із трьох кварків, тобто адрони не є елементарними у первісному значенні цього слова, однак за традицією їх продовжують називати елементарними частинками.

Існування кварків Кварки були придумані в 1964 р. американськими фізиками Гелл-Маном і незалежно Цвейг для пояснення існуючої в природі симетрії у властивостях сільновзаімодействующіх часток - адронів.  Але існування кварків в даний час ще не доведено і цілком можливо, що вони є всього лише математичними вигадками потрібними тільки для класифікації адронів. Однак не виключено, що їх існування в найближчому майбутньому доведуть. Ще не підтверджено наявність кварків в космічних променях, як про те йшлося на початку 1970 р. у кількох наукових працях. В даний час більшість вчених, які займаються даною проблемою, вважають, що кварки існують лише у зв'язаному стані всередині адронів. Вони не можуть вилетіти з адронів і існувати у вільному вигляді.   

Властивості (Спін) Кварки мають спін 1/2ħ де ħ - зведена стала Планка, та дробовий електричний заряд. Кожен кварк має також один з трьох кольорів (ще одне квантове число, подібно до спіну чи аромату). Кожному з шести кварків відповідає своя античастинка - антикварк. Як виглядає спін Спін Протона

Значення спіну Адріонів За значенням спіну адрони поділяють на дві великі групи: Баріони мають напівцілий спін, тобто є ферміонами. Баріони характеризуються адитивним квантовим числом — баріонним зарядом B . У баріонів B = 1, у антибаріонів B = -1. Баріонами є, наприклад, складові атомного ядра — протони та нейтрони. Мезони мають цілий спін, тобто є бозонами. Баріонний заряд у мезонів відсутній: B = 0. До мезонів належать піони, каони тощо. Розрізняють стабільні (точніше, мета-стабільні) адрони з середніми часом життя Т > 10−23 с і резонанси, часи життя яких Т ~ 10−24 — 10−23 с. Всі адрони, за винятком протона, є нестабільними частинками, тобто вони розпадаються на інші частинки. Згідно з кварковою моделлю, мезони складаються з кварка та антикварка, а баріони — з трьох кварків (антибаріони, відповідно, — з трьох антикварків). Адрони, які не вписуються у цю схему, називають екзотичними.

Властивості (Електричний заряд) Кварки мають дробові значення електричного заряду — 1/3 або 2/3 від елементарного заряду (е), в залежності від аромату. Кварки верхнього типу мають заряд +2/3 e, а кварки нижнього мають заряд -1/3. Антикварки мають протилежнийй до їхніх кварків заряд: антикварки верхнього типу -2/3 е, антикварки нижнього типу +1/3 е

Властивості (Слабка взаємодія) Кварк одного аромату може перетворюватись в кварк іншого аромату тільки через слабку взаємодію, одну з чотирьох фундаментальних взаємодій в фізиці. Поглинаючи або випускаючи W-бозон(елементарна частинка), будь-який кварк верхнього типу (u, c, t) може перетворитись в кварк нижнього типу (d, s, b) або навпаки. Цей механізм зміни аромату спричиняє радіоактивний бета-розпад, в якому нейтрон перетворюється в протон, електрон і антинейтрино. Це відбувається, коли один з нижніх кварків в нейтроні (udd) розпадається на кварк, випускаючи віртуальний W-бозон перетворюючи нейтрон в протон (uud). W-бозон потім розпадається на електрон і антинейтрино. Діаграма бета розпаду

Властивості (Сильна взаємодія і кольоровий заряд) Згідно з квантовою хромодинамікою (КХД), кварки мають кольоровий заряд. Існує три типи кольорових зарядів, довільно названі синій, зелений і червоний. Кожен з них доповнюється антикольром: антисиній, антизелений і античервоний. Кожен кварк є переносником кольору, а антикварк — антикольору. Кварки взаємодіють між собою шляхом обміну глюонами. При цьому відбувається зміна кольору кварка, однак його інші квантові числа, а саме аромат та проекція ізоспіну, залишаються незмінними. Властивості сильної взаємодії не дозволяють кварку вилетіти за межі адрона. Це явище отримало назву конфайнменту. Воно має наслідком відсутність у природі вільних кварків Адрони не мають кольорового заряду

Кварки беруть участь у кожному з чотирьох типів фундаментальних взаємодій. Протони та нейтрони, які дають найбільший внесок у масу видимої матерії Всесвіту, складаються із кварків. Отже, явище гравітаційної взаємодії між зірками, планетами та іншими астрономічними об'єктами це значною мірою прояв участі кварків у гравітаційній взаємодії. Участь кварків у електромагнітній взаємодії проявляється у глибоко непружному розсіянні електронів або мюонів на адронах, у перетвореннях (анігіляції) електрон-позитронної пари в адрони тощо, а також у властивостях адронів: наявності у них електричних зарядів та магнітних моментів. Електромагнітна взаємодія не змінює квантових чисел: аромат, колір, проекція ізоспіну тощо залишаються незмінними. Завдяки слабкій взаємодії відбувається перетворення кварків із зміною їхніх ароматів, однак колір кварка при цьому не міняється. Проекція ізоспіну внаслідок слабкої взаємодії може міняти знак, однак може залишатись й незмінною. Зміна ароматів кварків проявляє себе, зокрема, у слабких розпадах адронів, наприклад у розпаді вільного нейтрона на електрон і антинейтрино. Зі слабкими взаємодіями кварків пов'язане також глибоко непружне розсіяння нейтрино на адронах. Сильна взаємодія утримує кварки всередині адронів. Кварки взаємодіють між собою шляхом обміну глюонами. При цьому відбувається зміна кольору кварка, однак його інші квантові числа, а саме аромат та проекція ізоспіну, залишаються незмінними. Властивості сильної взаємодії не дозволяють кварку вилетіти за межі адрона. Це явище отримало назву конфайнменту. Унаслідок нього у природі немає вільних кварків. Взаємодія кварків

Кварк-глоюонна плазма Кварк-глоюонна плазма (квагма, хромоплазма) — стан матерії, у якому кварки та глюони знаходяться у вільному, не зв'язаному у нуклонах, стані. На сьогодні відомо 4 стани речовини: газ, рідина, тверде тіло, плазма. Новий стан речовини можна отримати при великих баріонних густинах та енергіях. Вивчення кварк-глоюонної плазми є важливим для розуміння ранніх етапів еволюції Всесвіту, кінцевих стадій розвитку деяких зірок та та для стоворення об'єднуючої теорії фізичних взаємодій. Модель кварк-глюонної плазми

ДЯКУЮ ЗА УВАГУ!