U-კვარკი

u-კვარკი, ზედა კვარკი ( < ; აღნიშვნა: u) — ფუნდამენტური ელემენტარული ნაწილაკი, კვარკი. შედის ფერმიონების პირველ თაობის ჯგუფში, აქვს მუხტი +(2/3)e. 

როგორც ყველა კვარკი, ის მონაწილეობს ოთხივე სახის ურთიერთქმედებაში: ძლიერში, სუსტში, ელექტრომაგნიტურსა, გრავიტაციულში. d-კვარკებთან ერთად u-კვარკები ქმნიან ნუკლეონებს (პროტონებსა და ნეიტრონებს), რომლებიც ატომის ბირთვის ძირითადი კომპონენტებია. პროტონი შედგება ორი u-კვარკისა და ერთი d-კვარკისგან, ხოლო ნეიტრონი შედგება ერთი u-კვარკის და ორი d-კვარკისგან. არსებობს სხვა ჰადრონები, რომლებიც შეიცავს u-კვარკებს. u-კვარკის ანტინაწილაკი არის u ანტიკვარკი, რომელიც განსხვავდება u-კვარკისგან ურთიერთქმედების ზოგიერთი მახასიათებლის ნიშნით. ცოდნის ამჟამინდელ დონეზე, u-კვარკი არის უსტრუქტურო ნაწილაკი, ანუ ფუნდამენტური, ისევე როგორც სხვა კვარკები და ლეპტონები.

u-კვარკის არსებობა გამოთქვეს მიურეი გელ-მანმა და ჯორჯ ცვაიგმა 1964 წელს, ხოლო მისი არსებობის ექსპერიმენტული მტკიცებულება მოიპოვეს 1968 წელს სტენფორდის ხაზოვანი დამაჩქარებლის ცენტრში (SLAC).

 ისტორია 
ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკის გარიჟრაჟზე (XX საუკუნის პირველი ნახევარი), ჰადრონები — როგორიცაა პროტონები, ნეიტრონები, პიონები — ელექტრონებთან/პოზიტრონებთან და მიოუნებთან ერთად ითვლებოდა ელემენტარულ ნაწილაკებად. თუმცა, სანამ ახალი ჰადრონები აღმოაჩინეს, „ნაწილაკების პარკი“ სწრაფად იზრდებოდა და 1950-იანი წლებისთვის უკვე რამდენიმე ათეული იყო. ნაწილაკების სისტემატიზაციის მცდელობები ბუნდოვანი იყო 1960 წლამდე, სანამ მიურეი გელ-მანმა შემოგვთავაზა ნაწილაკების კლასიფიკაციის სქემა მეტაფორულად სახელწოდებით რვამაგი გზა და ეფუძნებოდა არომატების SU(3)-სიმეტრიასM. Gell-Mann. The Eightfold Way: A theory of strong interaction symmetry // The Eightfold Way. — Westview Press, 2000. — С. 11. — ISBN 0-7382-0299-1.
Оригинал: M. Gell-Mann. The Eightfold Way: A theory of strong interaction symmetry. — California Institute of Technology, 1961.. მსგავსი კლასიფიკაცია დამოუკიდებლად წამოაყენა იუვალ ნეემანმა 1962 წელსY. Ne'emann. Derivation of strong interactions from gauge invariance // The Eightfold Way. — Westview Press, 2000. — ISBN 0-7382-0299-1.
Оригинал Y. Ne'emann. Derivation of strong interactions from gauge invariance // Nuclear Physics. — 1961. — Т. 26. — С. 222. — doi:10.1016/0029-5582(61)90134-1.R.C. Olby, G.N. Cantor. Companion to the History of Modern Science. — Taylor & Francis, 1996. — С. 673. — ISBN 0415145783..

ეს სქემა აერთიანებდა ჰადრონებს იზოსპინის მულტიპლანტებად, მაგრამ ამის ფიზიკური საფუძველი გაურკვეველი იყო. 1964 წელს გელ-მანმაM. Gell-Mann. A Schematic Model of Baryons and Mesons // Physics Letters. — 1964. — Т. 8, № 3. — С. 214–215. — doi:10.1016/S0031-9163(64)92001-3. და ჯორჯ ცვაიგმაG. Zweig. An SU(3) Model for Strong Interaction Symmetry and its Breaking // CERN Report No.8181/Th 8419. — 1964.G. Zweig. An SU(3) Model for Strong Interaction Symmetry and its Breaking: II // CERN Report No.8419/Th 8412. — 1964. დამოუკიდებლად წამოაყენეს კვარკის მოდელიB. Carithers, P. Grannis. Discovery of the Top Quark // Beam Line. — SLAC, 1995. — Т. 25, № 3. — С. 4–16.. იმ დროს მასში შედიოდა სამი კვარკი (u, d, s), რომლებიც თავიანთ ანტიპარტნიორებთან - ანტიკვარკებთან ერთად ქმნიდნენ ყველა დაკვირვებულ ჰადრონს. მაგრამ 1968 წლამდე ეს მოდელი მხოლოდ მშვენიერი აბსტრაქცია იყო, სანამ ღრმა არაელასტიური გაფანტვის ექსპერიმენტებმა სტენფორდის ხაზოვან ამაჩქარებელზე (SLAC) არ დაადასტურა, რომ პროტონებს აქვთ შიდა სტრუქტურა, ანუ ისინი შედგებიან წერტილის მსგავსი ობიექტებისგან (ორი u-კვარკი და ერთი. d-კვარკი)E.D. Bloom. High-Energy Inelastic e–p Scattering at 6° and 10° // Physical Review Letters. — 1969. — Т. 23, № 16. — С. 930–934. — doi:10.1103/PhysRevLett.23.930M. Breidenbach. Observed Behavior of Highly Inelastic Electron–Proton Scattering // Physical Review Letters. — 1969. — Т. 23, № 16. — С. 935–939. — doi:10.1103/PhysRevLett.23.935. რიჩარდ ფეინმანმა ამ წერტილოვან ობიექტებს უწოდა პარტონებიR.P. Feynman. Very High-Energy Collisions of Hadrons // Physical Review Letters. — 1969. — Т. 23, № 24. — С. 1415–1417. — doi:10.1103/PhysRevLett.23.1415S. Kretzer et al.. CTEQ6 Parton Distributions with Heavy Quark Mass Effects // Physical Review D. — 2004. — Т. 69, № 11. — С. 114005. — doi:10.1103/PhysRevD.69.114005D.J. Griffiths. Introduction to Elementary Particles. — John Wiley & Sons, 1987. — С. 42. — ISBN 0-471-60386-4 და თეორიის გამოყენებით, სახელწოდებით პარტონის მოდელი (1969), წარმატებით აღწერა ღრმად არაელასტიური ურთიერთქმედებებიM.E. Peskin, D.V. Schroeder. An introduction to quantum field theory. — Addison-Wesley Pub. Co., 1995. — С. 556. — ISBN 0-201-50397-2.

ამრიგად, გელ-მანის ჯგუფის კლასიფიკაციამ და ფეინმანის პარტონის მოდელმა გამოაცხადეს კვარკის ჰიპოთეზის ტრიუმფი. მიმდინარე ექსპერიმენტული ფაქტების მთელი ნაკრები არ აყენებს ეჭვს მოდელის ნამდვილობაზე.

კვანტური რიცხვები
u-კვარკის სპინი არის 1/2, ჯერადობა დადებითია. იზოსპინისა და სუსტი იზოსპინის პროგნოზები უდრის +1/2-ს (ნიშანი d-კვარკის საპირისპიროა). ბარიონის რიცხვი არის +1/3, ხოლო ლეპტონის რიცხვი, უცნაურობა, მომხიბვლელობა, ჭეშმარიტება და სილამაზე — 0. სხვა კვარკების მსგავსად, u-კვარკი ატარებს სამი ფერადი მუხტიდან ერთს (რომელსაც ჩვეულებრივ უწოდებენ წითელ, ლურჯ და მწვანეს).

მასა
u-კვარკის მასა, უახლესი მონაცემებით, შეადგენს 2.01±0.03 მევ-ს.

სქოლიო

კატეგორია:კვარკები