Quark (Physik)

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 
Dat Charm-Quark höört to de tweeten Familie vun de Quarks un stellt dat Gegenstück to de Strange-Quarks dor. Dat Charm-Quark hett de Charm-Quantentall C, de för dat Charm-Quark den Weert +1 hett. Dat Charm-Quark weer 1970 vörrutseggt worrn un 1974 to’n eersten mol in en Experiment künstlich tüügt. De Levensduer vun en Charm-Quark liggt bi ruchweg 10−12 Sekunnen, un sien Masse is düütlich grötter as de vun de dree lichten Quarks

In Deelkennawiesers sünd Verbinnen mit Charm-Quarks an jemher teemlich langen Levensduer to kennen. Dat kummt dorvun, dat de Charm-Quarks blots över de swacke Wesselwirken in Strange-Quarks verfallen künnt.

Dat Charm-Quark is Bestanddeel to’n Bispeel vun de so nöömten D-Mesonen un vun’t J/ψ-Meson.

 Bottom-Quark 
Dat Bottom-Quark warrt ok as Beauty-Quark betekent un billt mit dat Top, dat Tauon un dat Tauon-Neutrino de drüdde Deelkengeneratschoon vunt Standardmodell. Dat eerste Deelken, dat en Bottom-Quark bargen de, weer in’t Johr 1977 an’t Fermi National Accelerator Laboratory opdeckt.

Dat Bottom_Quark is Bestanddeel vun de so nöömten B-Mesonen un vun’t Y-Meson. De toordente Flavour-Quantentall is de Bottomness B' (ok Beauty), dat Bottom-Quark hett B' = -1

 Top-Quark 
Dat Top-Quark (ok Truth-Quark nöömt) is dat swoorste Quark un höört to dat Bottom-Quark. Sien Levensduer bedriggt blots 4,2 · 10−25 Sekunnen. Dorüm kann dat in de Natur keen hadroonschen Binntostännen billn (En Hadroniseeren kummt eerst na ruchweg 10−23 s tostannen). Dat Top-Quark verfallt also in’n Gegendeel to all anneren Quarks noch wiet vör de Tiet, de nödig is, üm en Hadron to billn. Dorüm gifft dat keen Mesonen oder Baryonen, de en Top-Quark bargt.

En annere Sünnerheit is, dat dit Quark mit 178,0 ± 4,3 A precision measurement of the mass of the top quark op nature.comGeV/c² extrem swoor is. De Masse liggt in’t Rebeet vun en Goldatom. Üm dat Top-Quark to tügen, warrt bannig veel Energie bruukt, so dat dit Quark eerst 18 Johren na sien Partner in’t Johr 1995 experimentell nawiest warrn künn (vun’n CDF an’t Fermi National Accelerator Laboratory), ofschoonst dat al siet 1977 theoreetsch vörutseggt weer.

De Flavour-Quantentall, de dat Top-Quark toordent is is de Topness T (ok Truth). Dat Top Quark hett T = +1.

 Historie 
De Modellvörstellen vun de Quarks is Anfang vun de 1960er Johren unafhangig vunenanner vun Murray Gell-Mann un George Zweig utklamüstert worrn. Dit Schema hett de Deelken mit sünnern Isospin un en sünnere Strangeness na en unitären Symmetrie indeelt, de sik ut de Stroomalgebra afleiden de. Vundaag is disse globale SU(3)-Flavour-Symmetrie – nich to verwesseln mit de Lieksymmetrie vun de Quantenchromodynamik – as Deel vun de chiralen Symmetrie vun de Quantenchromodynamik bekannt, de ruchweg gellt.

In dit Schema weern de lichtesten Mesonen (Spin 0) un Baryonen (Spin ½) oktettwies in de Flavour Symmetrie indeelt. En Klassifizeeren vun de Spin-3/2-Baryonen billt en Dekuplett, wat to’t Vörrutseggen vun en nee Elementardeelken föhrt hett, neemlich dat Ω−. As dit Ω−-Deelken 1964 opdeckt worrn is, weer dat Quark-Modell wietrecken acht.

Gell-Mann hett dat Schema Eightfold Way nöömt, wat en Verbinnen maakt twüschen de Oktetten vun’t Modell un dan Achtfacken Padd vun’n Buddhismus. Ok den Begreep Quark hett he prägt, den he ut den Roman Finnegans Wake vun James Joyce ut den Satz Three quarks for Muster Mark nahmen harr. Joyce harr dat Woort höört, as he op de Dörreis dör Freiburg in’n Breisgau över’n Buernmarkt keem, woneem Marktfrons jemehr Melkwaren anbeden deenHarald Fritzsch: Das absolut Unveränderliche. Die letzten Rätsel der Physik 2007, ISBN 978-3-492-24985-0, S. 99. Vun wegen dat de Quarks nie enkelt in Experimenten beobacht warrn künnen, hett Gell-Mann jem in sien fröhen Publikatschonen sülvst as „mathemaatsche Fikschoon“ betekent. Dormit stünn he to de Tiet nich alleen.

Ut Ünnersöken vun sünnere Egenschoppen bi hoochenergeetsche Reakschonen vun Hadronen hett Richard Feynman 1969 en Ünnerstruktur vun de Hadronen postuleert, neemlich de Partonen. En Skaleeren vun de deepinelastischen Streidqeersnitten, de James Bjorken ut de Stroomalgebra afleiden de, künn jüpst so mit de Partonen verkloort warrn. As de Bjorken-Skaleeren in’t Johr 1969 dör de Experimenten vun Jerome I. Friedman, Henry W. Kendall un Richard E. Taylor (Nobelpries 1990) nawiest worrn is, hett sik rutstellt, dat de Partonen dat glieke wesen künnen as de Quarks. Mit den Nawies vun de asymptotschen Freeheit vun de QCD in’t Johr 1973 dör David Jonathan Gross, Frank Anthony Wilczek un Hugh David Politzer (Nobelpries 2004)D. J. Gross, Frank Wilczek: Ultraviolet Behavior Of Nonabelian Gauge Theories in Phys. Rev. Lett. 30, 1973, 1343–1346H. David Politzer: Reliable Perturbative Results for Strong Interactions? in Phys. Rev. Lett. 30, 1973, 1346–1349 hett sik disse Ansicht wieter fastigt.

Dat Charm-Quark is 1970 vun Sheldon Glashow, John Iliopoulos un Luciano Maiani postuleert worrn (GIM-Mechanismus), üm den Flavour-Wessel in Verfäll vun de swacken Wesselwirken („Flavour-ännern neutrale Strööm“) to hinnern, de bit dorhen nich beobacht worrn sünd, aver na’t Standardmodell vörkamen deen. Mit dat Opdecken vun dat J/ψ-Meson in’t Johr 1974, dat ut en Charm-Quark un sien Antiquark besteiht, is dat bestätigt worrnE598 Collaboration (J. J. Aubert et al.): Experimental Observation Of A Heavy Particle J in Phys. Rev. Lett. 33, 1974, 1404–1406SLAC-SP-017 Collaboration (J. E. Augustin et al.): Discovery of a narrow Resonace in e+ e- Annhilation in Phys. Ref. Lett. 33, 1974, 1406–1408 slac-pub-1504.

Dat dat noch en drüdde Generatschoon vun Quarks gifft, is 1973 vun Makoto Kobayashi un Toshihide Maskawa (Nobelpries 2008) vörrutseggt worrn. Se hebbt markt, dat de CP-Besehren dör neutrale Kaonen nich mit dat Standardmodell mit twee Quark-Generatschonen verkloort warrn kannM. Kobayashi, T. Masukawa: CP violation in the renormalizable theory of weak interaction in Prog. Theor. Phys. 49, 1973, 652–657. Dat Bottom un dat Top-Quark weern 1977 un 1995 an’t Fermilab opdecktCDF Collaboration (F. Abe et al.): Observation of top quark production in anti-p p collisions in Phys. Ref. Lett. 75, 1995, 2626–2631 hep-ex/9503002.

 Aktuell Forschen 
 Masse vun’t Top-Quark 
Bi en Tosamenarbeit vun Wetenschopplers an’t Fermilab (Illinois/USA) is eerst in’t Johr 2004 de Masse vun’t Top-Quark mit go’e Nauigkeit bestimmt worrn. Dormit is nu en betere Vörrutsaag mööglich vun de Masse vun dat vun’t Standardmodell vörrutseggte aver noch nich opdeckte Higgs-Boson.

Quarks künnt nich enkelt beobacht warrn. Se sünd jümmer to tweet oder drütt kombineert un künnt blots indirekt dör sünnere Ümwanneln nawiest warrn. Eerst in’t Johr 1995 hebbt twee Arbeitsgruppen an’t Fermilab unafhangig vunenanner den Nawies vun’t Top-Quark bekanntmaken künnen, de dor as Quark-Antiquark-Poren bi Tosamenstöten vun Protonen un Antiprotonen entstahn sünd. Dat Deelkenpoor, dat se söcht hebbt, verfallt aver wedder na blots 10−24 Sekunnen in Bosonen un Verbinnen vun’t lichtere Bottom_Quark, de denn ok wedder verfallt un hele Jets vun Deelken billt. De Masse lett sik blots dör en nipp un naue Analys vun de Energien un Impulsen vun disse Verfäll bestimmen. Dorbi is en bannig hoge Masse vun 174 GeV/c² bi rutkamen, wat düütlich sworer is as all annern Quarks. Man, de Unsekerheit vun’t Meten weer to de Tiet noch bi 10 %.

As dat Fermilab oprüst worrn is un de Nawiesdetekers verbetert weer, is de Meetbedrief 1999 bi en Kollisionsenergie vun 1,8 TeV wedder opnahmen worrn. En högere Produkschoon vun Top-Quarks hett dorbi en veel nauere Analys vun de Deelkenjets mööglich maakt. En ne’e Meten vun de beiden Arbeitsgruppen (de CDF- un de DØ-Kollaboratschoon) is 2009 maakt worrn, wobi de Masse vun’t Top-Quark nauer bestimmt weer op den opstunns offiziellen Weert vun173,1 ± 1,6 GeVTevatron Electroweak Working Group, for the CDF Collaboration, the D0 Collaboration, Combination of CDF and DØ Results on the Mass of the Top-Quark hep-ex/09032503. De Particle Data Group gifft den aktuellen Weert (Stand: Juli 2008) mit 171,2 ± 2,1 GeV/c² anC. Amsler et al. (Particle Data Group), PL B667, 1 (2008) and 2009 partial update for the 2010 edition .

Dör de bannig grote Masse is to vermoden, dat sik dat Top-Quark grundsätzlich vun de fief annern ünnerscheden deit. Op de Grundlaag vun en nipp un naue Meten vun sien Masse laat sik na de Theorie Insichten över dat noch nich opdeckte Higgs-Boson winnen, dat 1964 vun den engelschen Physiker Peter Higgs vörrutseggt worrn is. Dat Higgs-Boson wesselwirkt mit annere Deelken un verleht jem dordör as Uttuuschdeelken jemehr Masse. Dat maakt dat Stadardmodell vullstännig. De wohrschienlichste Weert för de Masse vun dat Higgs-Boson is vun 96 op 117 GeV stegen, en Weert, de mit Experimenten opstunns noch nich hentokriegen is. En Weert ünner 114 GeV is dör Experimenten al utslaten worrn. Disse Afwieken harr dat Vörkamen vun’t Higgs-Boson to Fall bröcht. Un dormit harr denn ok dat Standardmodell op de Kipp stahn.

De grote Masse vun’t Top-Quark maakt ok sien Verfäll to en fruchtbor Feld för’t Söken na ne’e Deelken, as to’n Bispeel de Deelken vun de Supersymmetrie, en veelverspreken Utwieten vun’t Standardmodell. Mit de Produkschoon vun Top-Quark-Poren bi högere Kollisionsenergien lett sik villicht ok de Fraag antern, wat sik dat bi de Quarks wohrhaftig üm fundamentale Deelken ahn fienere Strukturen hannelt oder nich. Ne’e Resultaten schall de Large Hadron Collider (LHC) an’t CERN bringen, de Anfang September 2008 in Bedrief nahmen worrn is. Dor warrt twee Protonenstrahlen mit tosamen 7 TeV to’n kollideeren bröcht warrn.

 Confinement
Hööftartikel: Confinement

De theoreetsche Verkloren vun’t Confinement-Problem is een vun de gröttsten Rutfoddern vun de theoreetschen Deelkenphysik. Verschedene Modellen sünd utklamüstert worrn, de in de verleden Johren theoreetsch ünnersöcht worrn sünd. En Mööglichkeit is dat Billn vun en Gluonenkondensat, dat denn nich-triviale topologische Objekten bargen kann (chromo-magneetsche Monopolen, Center-Vortices, Dyonen), en annere Idee is dat Confinement dör Instantonen, also dör Tunnelvörgäng to verkloren. In de letzten Johren sünd ok enkelte Greens-Funkschonen vun de QCD mit verschedene Methoden ünnersöcht, Vun sünner’t Intresse is dorbi de Gluonpropagater, för sien Verhollen in’t Infrarootrebeet, bi dat ünnerscheedliche Methoden ünnerscheedliche Resultaten bringtC.Fischer, A.Maas un J.Pawlowski: On the infrared behavior of Landau gauge Yang–Mills theory, in: Annals of Physics, Bd. 324 (11), 2009, S. 2408-2437, DOI 10.1016/j.aop.2009.07.009. Dit Problem weer un is warrt bannig diskuteert un is opstunns (Stand: Januar 2011) noch nich vullstännig lööst. Ut dat Infrarootverhollen vun’n Gluonpropagater geevt sik Henwiesen dorop, wat de verschedenen MOdellen gellen doot oder nich.

 QCD-Phasendiagramm 
En annern Swoorpunkt vun’t Forschen in de letzten Johren – op tehoretische Even – is dat Verholen vun Quarks bi endliche Temperaturen un Dichten. Ut Experimenten weet man, dat sik bi extrem hoge Dichten en ne’e Phaas instellt, neemlich dat Quark-Gluon-Plasma. De theoretische Beschrieven vun dissen Tostand un de Beschrieven vun’n Phaaswessel is vun groot theoreetsch Intresse. To’n een sünd de Quarks quasi-free, d. h. de Confinement-Hypothees gellt denn,nich mehr un man snackt vun en Confinement-Deconfinement-Övergang. Wieter warrt bi hoge Temperaturen un Dichten de chirale Symmetrie wedder herstellt bit op dat explizite Breken vun de Stroomquarkmassen. En Tosamenhang vun disse beiden Phaaswessels gellt as teemlich wohrschienlich un de Övergangstemperaturen vun de beiden scheint tosammentofallen. Woans disse Tosamenhang nipp un nau tostannen kummt, vun welke Ornen de Phaaswessel is un wat nich villicht doch ünner Ümstännen de Övergangstemperaturen in sünnere Rebeden verscheden wesen künnt, is noch nich afsluten verkloort un warrt woll eerst dör experimentell Meten kloor warrn.

 Borns 

 Literatur 
 Harald Fritzsch: Quarks – Urstoff unserer Welt. Piper, München 2006, ISBN 978-3-492-24624-8
 Hans G. Dosch: Jenseits der Nanowelt – Leptonen, Quarks und Eichbosonen. Springer, Berlin 2005, ISBN 3-540-22889-6
 Maurice Jacob: The quark structure of matter. World Scientific, Singapur 1992, ISBN 981-02-0962-2.
 David Blaschke: Heavy quark physics. Springer, Berlin 2004, ISBN 978-3-540-21921-7.

 Weblenken 

 „The Particle Adventure“ (Inföhren in de Welt vun de Quarks)
 Die „Geburt“ der Quarks (Grundlagen vun de Deelkenphysik – Uni Erlangen), goot verkloort
 Was sind Quarks?

Kategorie:Elementardeelken
Kategorie:Karnphysik