İçerik
- Kuarklar ve Leptonlar Hem Temel Parçacıklardır
- Leptonların Tamsayı Şarjı Var; Kuarklar Kesirli Yüke Sahip
- Leptonlar Serbestçe Var olabilir; Kuarklar Yapamıyor
- Kuarklar ve Leptonlar Farklı Temel Kuvvetlere Tabidir
Parçacık fiziği, temel atom altı parçacıkların - atomları oluşturan parçacıkların - incelenmesi ile ilgilenen fiziğin alt alanıdır. 20. yüzyılın başlarında, maddenin en küçük bileşeni olduğuna inanılan atomların daha küçük parçacıklardan bile oluştuğunu öne süren birçok deneysel atılım yapıldı. Bunu (Parçacık Fiziğinin Standart Modeli gibi) açıklamak için yeni teoriler tasarlandı, birçok yeni deney tasarlandı (parçacık hızlandırıcı gibi ekipmanlar kullanılarak) ve yavaş yavaş atomları oluşturan parçacıkların daha da bozulabileceği açıkça ortaya çıktı. Bu tür parçacıkların iki örneği kuarklar ve leptonlardır ve bu tür parçacıkların çok ortak yanları olsa da, farklılıkları genellikle keskindir.
Kuarklar ve Leptonlar Hem Temel Parçacıklardır
Kuarklar (Nobel ödüllü Murray Gell-Mann tarafından James Joyce'un "Finnegans Wake" kitabındaki bir alıntıdan sonra isimlendirildi) ve leptonların şu anda var olan en temel parçacıklar olduğuna inanılıyor; yani başka kurucu parçacıklara bölünemezler. Kuarklar ve leptonlar da kendileri parçacık değildir; bunun yerine, her biri altı üye içeren parçacık ailelerine atıfta bulunurlar. Kuark partikül ailesi yukarı, aşağı, yukarı, aşağı, çekicilik ve tuhaf parçacıklardan oluşurken, leptonlar elektron, elektron nötrino, müon, müon nötrino, tau ve tau nötrino parçacıklarından oluşur. Her partikül ile ilişkili antipartiküller de vardır, antipartikül karşılık gelen partikülün karşısındaki aynadır (örneğin zıt yüke sahip).
Leptonların Tamsayı Şarjı Var; Kuarklar Kesirli Yüke Sahip
Leptonlar, elektrot, müon veya tau durumunda veya tek tek elektronun yükü olarak tanımlanır) ya da karşılık gelen nötrinolar durumunda, hiç bir elektrik yüküne sahip değildir. Diğer taraftan kuarkların her birinin kesirli yükleri vardır (kuarka bağlı olarak +/- 1/3 veya +/- 2/3). Bu kuarklar birlikte gruplandırıldığında, ücretlerinin toplamı her zaman bir tamsayı ücretine eklenir. Örneğin, iki yukarı kuark ve bir aşağı kuark (sırasıyla +2/3 ve -1/3 yükleriyle) birlikte gruplandırılmışsa, ücretlerin toplamı + 1'e eklenir ve yeni bir parçacık oluşturulur. Bu yeni parçacık, atom çekirdeğinin ana bileşenlerinden biri olan protondur.
Leptonlar Serbestçe Var olabilir; Kuarklar Yapamıyor
Kuarkların hepsinin kesirli bir yükü olsa da, doğada asla serbestçe varolmayan bir kuark; bu, "güçlü kuvvet" olarak bilinen temel bir güç yüzündendir. Tutkal denilen kuvvet taşıyan parçacıkların aracılık ettiği kuvvetli kuvvet, atom çekirdeği içinde hareket eder ve kuarkları birbirine çeker tutar. Kuarklar arasındaki kuvvet, ayrıldıkça artar, serbest kuarkın asla algılanmamasını sağlar. Kuarklar ve gluonlar arasındaki etkileşime adanmış çalışma alanına kuantum kromodinamik (QCD) denir. Öte yandan, Leptonlar "bağımsız" parçacıklardır ve izole edilebilirler.
Kuarklar ve Leptonlar Farklı Temel Kuvvetlere Tabidir
Doğada dört temel güç vardır: güçlü kuvvet (atom çekirdeğini tutan ve bir arada kuark olan), zayıf kuvvet (radyoaktif bozunumdan sorumlu olan), elektromanyetik kuvvet (atomların bir arada tutulmasına yardımcı olan) ve çekim kuvveti evrendeki kütle veya enerji ile herhangi bir nesne). Kuarklar tüm temel kuvvetlere tabidir; Leptonlar, diğer taraftan, güçlü kuvvet dışındaki tüm kuvvetlere maruz kalır. Bunun nedeni, kuvvetli kuvvetin, tipik olarak bir atom çekirdeğinden daha küçük olan çok kısa bir menzile sahip olmasıdır; Bu nedenle, kuvvetli kuvvet genellikle bu alanla sınırlıdır. Diğer yandan, zayıf, elektromanyetik ve yerçekimi kuvvetleri, kuvvetli kuvvetten çok daha büyük bir mesafe boyunca etki edebilir.