2013. június 18., kedd

A Kvarkok Titka

Mind ez idáig a protonokat alkotó kvarkokat az elemi részecskék közé sorolták: oszthatatlannak tartották őket. Ha azonban a kísérletek igazolják az amerikai kutatók feltevéseit, akkor ez az elgondolás is meginoghat.

A protonok kvarkjai
Ha tudnánk, mi az, ami univerzumunkat a maga legbensejében összetartja, akkor kétségkívül megtaláltuk volna azt a titkos kulcsot, amely a világ tényleges megértéséhez vezet. Számos tudós ugyanis azon a véleményen van, hogy aki felfedezi a legkisebb részecskét, az képes ennek a rejtélynek a megfejtésére is. Ezzel nem csak az anyag felépítésének titkaira derülne fény, de az egész világmindenség szerkezetéről is lehullana a lepel. Az ilyen irányú kutatások ígéretes alanyai a protonok.

A neutronokkal együtt ők alkotják az atommagokat, és sokáig abban a hírben álltak, hogy oszthatatlanok. Ez azonban téves következtetésnek bizonyult. Időközben ugyanis kiderült, hogy a protonok és a neutronok, amelyeket barionoknak is neveznek, egyaránt kisebb részecskékből épülnek fel: a kvarkokból. Pontosabban rendszerint három-három kvarkból állnak. Léteznek azonban olyan részecskék is, amelyek egy-egy kvarkból, valamint egy antikvarkból állnak. Ezek a mezonok.

FÉNYSEBESSÉGGEL AZ ANTIANYAGBA A lineáris gyorsító a negatív hidrogénionokat
400 millió elektronvoltra emeli. Ezután leválasztják, majd a Tevatron nevű gyorsítógyűrűbe
vezetik a protonokat, onnan pedig közel fénysebességgel az antianyag irányába terelik őket.
A kvarkok, érdekes módon, nem figyelhetők meg szabad részecske formájában. Ha megpróbáljuk szétszakítani a hármas csoportokat, akkor ismét kvarkpárok képződnek, ezekből pedig újabb és újabb részecskék jönnek létre.


Lepattanó protonok

A nagy energiájú fizika chicagói kutatóközpontjának (Fermilab) tudósai ezzel szemben valami egészen mást véltek felfedezni, amikor nem is olyan régen Tevatron nevű gyorsítógyűrűjüket 900 milliárd elektronvolt energiamennyiséggel üzembe helyezték. A gyorsítást követően a protoncsomagokat majdhogynem fénysebességgel csapódtak be egy csomagnyi antianyagba. Ennek során valami egészen különleges dolog történt: a protoncsomagok mintegy minden milliárdomodik találkozásának a rendkívül érzékeny, csaknem ház nagyságú mérőeszközök lepattanó protonokat érzékeltek, amelyek szinte derékszögben repültek el az összeütközés helyétől. Úgy tűnt, mintha a részecskék valami különösen masszív anyaggal ütköztek volna a kvark belsejében.


Csakhogy az elmélet szerint erre nem kerülhetett volna sor!

A kutatók megismételték tehát a kísérletet, és nagy meglepetésükre éppúgy, mint az előző alkalommal, megint csak bekövetkezett a nem várt törmelékzápor. Ebben a Fermilab kutatói arra következtettek, hogy a kvarkok nem oszthatatlanok, tehát nem tekinthetők elemi részecskéknek. Ellenkezőleg: a kvarkoknak kell hogy legyen belső szerkezetük! Ennélfogva még kisebb részecskékből épülnek fel: ezeket preonoknak  és haplonoknak nevezték el. Hogy legyen némi elképzelésünk a méretekről: egy kvark mindenképpen kisebb, mint a milliméter egymilliárdomod részének egymilliomod része!


A kvarkok különféle csoportjai és típusai

Az egyik kvark nem olyan mint a másik. A kvarkoknak három csoportja ismert, amelyek tömegükben különböznek egymástól. Az első csoportba tartoznak az up- és a down-kvarkok (up= fel, down=le). A másodikba az s- és a c-kvarkokat sorolják. Az „s a „strange”, azaz „különös” szóra utal, mert az s-kvarkkal rendelkező részecskék különös módon tovább léteznek, mint azt korábban az ilyen tömegű részecskékről feltételezték. A „c” a „charm” szó rövidítése”, és a bájos („charmant”) jelzőt takarja. A harmadik csoportba a b-kvarkok és a top-kvarkok tartoznak: a „b” leginkább a „bottom”-ra, vagyis az „alapra” utal, míg a „top” a csúcsot jelenti. Mindezekhez a megfelelő antirészecskék társulnak.

0 komment:

Megjegyzés küldése