Kuark

Muatan listrik

Nilai muatan listrik quark ialah ¹⁄₃ atau ²⁄₃ tergantung jenis dari quark itu sendiri. Quark Up, Charms, dan Top memiliki nilai muatan listirik +²⁄₃. Sedangkan Down, Strange dan Bottom memiliki nilai muatan −¹⁄₃. Antiquark memiliki nilai muatan listrik yang belawanan dengan quark. Tipe Up antiquark −​²⁄₃ dan tipe Down antiquark +​¹⁄₃. Karena muatan listrik dari Hadron adalah jumlah muatan dari quark konstituen, semua hadron memiliki muatan bilangan bulat: kombinasi dari tiga quark (baryon), tiga antiquark (antibaryon), atau quark-antiquark (meson) selalu dihasilkan muatan bilangan bulat. Contohnya, konstituen hadron dari inti atom, neutron, dan proton, masing-masing memiliki muatan 0 dan +1: neutron tersusun atas 2 kuark turun dan 1 kuark naik, dan proton dari 2 kuark naik dan 1 kuark turun.

Spin

Pengukuran arah spin dari quark berupa +¹⁄₂ ( ↑ ) dan −¹⁄₂ ( ↓ ).
Spin dapat diwakili oleh vektor yang panjangnya diukur dalam satuan konstanta Planck tereduksi ħ (cara baca:h bar). Untuk kuark, pengukuran komponen vektor Spin sepanjang sumbu apapun hanya dapat menghasilkan nilai-nilai +ħ/2 atau −ħ/2; untuk alasan ini quark diklasifikasikan sebagai partikel spin-​¹⁄₂. Komponen spin sepanjang sumbu yang diberikan - oleh konvensi sumbu z - sering dilambangkan dengan panah keatas ↑ untuk nilai +​¹⁄₂ dan panah kebawah ↓ untuk nilai −​¹⁄₂, ditempatkan setelah simbol untuk rasa. Sebagai contoh, kuark atas dengan spin +​¹⁄₂ sepanjang sumbu z dilambangkan dengan u↑.

Massa

2 istilah yang sering digunakan untuk mengacu massa quark: massa quark yang berlangsung (current quark mass) saat ini mengacu pada masa quark itu sendiri. Sedangkan massa quark konstituen mengacu pada massa quark saat ini dan massa dari partikel gluon (medan partikel gluon) yang mengelilingi quark. Massa ini biasanya memiliki nilai yang berbeda-beda. Sementara gluon tidak memiliki massa inheren, gluon memiliki energi-khususnya kromodinamika kuantum yang mengikat energi (QCBE)- jadi inilah yang mempengaruhi massa keseluruhan hadron (lihat juga massa dalam relativitas khusus). Sebagai contoh, proton memiliki massa sekitar 938 MeV/c², di mana massa sisa tiga valensi quark yang hanya menyumbang sekitar 11 MeV/c²; banyak sisanya yang dapat dikaitkan dengan gluon QCBE.
Model Standar berpendapat bahwa massa partikel elementer mereka berasal dari mekanisme Higgs, yang terkait dengan Higgs boson. Fisikawan berharap bahwa penelitian lebih lanjut dapat memberikan jawaban untuk massa top kuark yang besar ini ~173 GeV/c², yang memiliki massa yang hampir sebesar atom emas, akan mengungkapkan lebih lanjut tentang asal usul massa quark dan partikel dasar lainnya.

Sejarah

Model kuark pertama kali diajukan oleh fisikawan Murray Gell-Mann
dan George Zweig  pada tahun 1964. (Fisikawan lainnya Yuval Ne'eman juga mengembangkan skema serupa dengan jalur unsur delapan pada tahun yang sama.( Lihat juga )
Pada saat awal teori kuark ini, partikel liar (atau Particel zoo) juga diikutkan, termasuk partikel lainnya. Gell-mann dan Zweig mengemukakan bahwa mereka bukanlah partikel dasar, melainkan terdiri dari pasangan kuark-antikuark. Model mereka teridiri dari tiga jenis/rasa naik (up), turun (down), asing (strange), properti mereka seperti spin dan muatan listrik. Reaksi awal dari komunitas fisika dari proposal ini beragam. Ada anggapan khusus tentang apakah quark adalah entitas fisik atau abstrak yang digunakan untuk menjelaskan konsep yang pada saat itu belum sepenuhnya dimengerti.
Kurang dari setahun, ekstensi untuk model Gell-Mann-Zweig diusulkan. Sheldon Lee Glashow dan James Bjorken memprediksi eksistensi kuark jenis keempat, yang mereka namakan Charm. Penambahan itu juga diajukan karena hal tersebut memungkinkan untuk penjelasan yang lebih baik dari interaksi lemah (mekanisme yang menyebabkan kuark untuk meluruh), menjumlahkan jumlah nilai kuark dengan nilai dari lepton, dan terkandung massa formula yang dengan tepat massa meson yang diketahui.
Pada tahun 1968, dalam eksperimen hamburan inelastis di Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) menunjukan bahwa proton mengandung benda yang lebih kecil, benda seperti titik dan bukan berupa partikel dasar. Fisikawan enggan untuk mengidentifikasi benda-benda ini dengan quark pada saat itu, bukannya menyebut mereka "parton"—istilah yang diciptakan oleh Richard Feynman. Benda-benda yang diamati di SLAC kemudian akan diidentifikasi sebagai kuark naik dan kuark turn sebagai rasa lain yang ditemukan. Namun,"parton" tetap digunakan sebagai istilah kolektif untuk konstituen dari hadron (quark, antiquark, dan gluon).
Keberadaan quark asing itu secara tidak langsung divalidasi oleh eksperimen hamburan SLAC: tidak hanya hal itu merupakan komponen penting dari Gell-Mann dan model tiga-quark Zweig, tetapi juga memberikan penjelasan untuk kaon (K) dan pion (π) hadron yang ditemukan di sinar kosmik pada tahun 1947.
Dalam sebuah makalah pada tahun 1970, Glashow, John Iliopoulos dan Luciano Maiani disajikan penalaran lebih lanjut untuk keberadaan quark pesona yang belum ditemukan. Jumlah rasa quark berkembang menjadi enam rasa saat ini pada tahun 1973, ketika Makoto Kobayashi dan Toshihide Maskawa mencatat bahwa pengamatan eksperimental CP yang dilanggar. bisa dijelaskan jika ada sepasang quark.
Quark pesona diproduksi hampir bersamaan oleh dua tim pada bulan November 1974 (lihat Revolusi November)—satu di SLAC di bawah pimpinan Burton Richter, dan satunya di Brookhaven National Laboratory di bawah pimpinan Samuel Ting. Quark pesona yang diamati terikat dengan antiquark pesona di meson. Keduanya telah ditetapkan meson dengan dua simbol yang berbeda, J dan ψ; dengan demikian, resmi dikenal sebagai meson J/ψ meson. Penemuan ini akhirnya meyakinkan komunitas fisika untuk memvaliditas model quark itu.
Dalam tahun-tahun berikutnya berbagai saran muncul untuk memperluas model kuark menjadi 6 tipe kuark. Dari jumlah tersebut,Haim Harari adalah orang pertama yang merujuk pada istilah atas dan bawah untuk tambahan jenis kuark.
Tahun 1977, kuark bawah diorbservasi oleh tim dari Fermilab yang dipimpin oleh Leon Lederman. Hasil dari penemuan ini merupakan bukti kuat akan eksistensi kuark atas (tanpa kuark atas kuark bawah tidak akan memiliki pasangan untuk berikatan). Bagaimanapun, hal ini tidak terjadi sampai adanya penemuan kuark atas pada 1995, yang juga ditemukan oleh tim CDF dan tim DØ di Fermilab. Kuark atas ini memiliki massa jauh lebih besar dari yang diperkirakan sebelumnya, hampir setara dengan massa satu atom emas.