Διάλεξη 17: Το μοντέλο των κουάρκ

Σχετικά έγγραφα
Διάλεξη 16: Παράδοξα σωματίδια και οκταπλός δρόμος

Διάλεξη 18: Καθιερωμένο πρότυπο (1978-?)

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 10/05/16


Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 11/05/15

Πρότυπο Αδρονίων µε Στατικά κουάρκ Ι

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 19/04/16

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 18/04/16

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 21η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα Τ3: Χ. Πετρίδου

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 21η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

Ασκήσεις στην Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ. Παπανικόλας) & Ε. Στυλιάρης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ,, Ιδιότητες των Σωματίων Ισοτοπικό Σπιν

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Νουκλεόνια και ισχυρή αλληλεπίδραση

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ. Ισχυρές Αλληλεπιδράσεις Γκλουόνια και Χρώμα Κβαντική Χρωμοδυναμική Ασυμπτωτική Ελευθερία

Το Ισοτοπικό σπιν Μαθηµα 5ο 30/3/2017

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 10η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

Διάλεξη 3: Ενέργεια σύνδεσης και πυρηνικά πρότυπα

Διάλεξη 2: Πυρηνική Σταθερότητα, σπιν & μαγνητική ροπή

Στοιχειώδη σωμάτια. Τα σωμάτια ύλης

Φερμιόνια & Μποζόνια

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Πρότυπο Αδρονίων µε Στατικά κουάρκ ΙΙ

s (spin) -s s αξονικό διάνυσμα r p

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 2η Πετρίδου Χαρά

ΚΕΝΤΡΟ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗΣ ΦΥΣΙΚΗΣ & ΧΗΜΕΙΑΣ Ε ΟΥΑΡ ΟΥ ΛΑΓΑΝΑ Ph.D. Λεωφ. Κηφισίας 56, Αµπελόκηποι, Αθήνα Τηλ.: ,

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Ασκήσεις Στοιχειωδών Σωματιδίων


Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 23η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

Το Καθιερωμένο Πρότυπο. (Standard Model)

Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων (5ου εξαμήνου, χειμερινό ) Τμήμα T2: Κ. Κορδάς & Δ. Σαμψωνίδης

Theory Greek (Greece) Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) (10 Μονάδες)

Διάλεξη 4: Ραδιενέργεια

Διάλεξη 5: Αποδιέγερσεις α και β

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 11η Πετρίδου Χαρά. Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Διάλεξη 11-12: Ασκήσεις στην Πυρηνική Φυσική

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων Ε: Από τί αποτελείται η ύλη σε θεμελειώδες επίπεδο;

Το Μποζόνιο Higgs. Το σωματίδιο Higgs σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο

ΒΡΥΩΝΗΣ ΧΑΡΑΛΑΜΠΟΥΣ Α.Ε.Μ : Θεωρία Cabibbo CKM Matrix (Πίνακας) «εργασία στα πλαίσια του µαθήµατος ΦΥΣΙΚΗ ΣΤΟΙΧΕΙΟ ΩΝ ΣΩΜΑΤΙ ΙΩΝ ΙΙ»

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου) Μάθημα 7: Οπτικό θεώρημα, συντονισμοί, παραγωγή σωματιδίων σε υψηλές ενέργειες

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009

Διάλεξη 7: Αλληλεπιδράσεις νετρονίων & πυρηνική σχάση

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ. Ομοτιμία Κβαντικοί Αριθμοί Συμμετρίες και Νόμοι Διατήρησης

Χημεία Γ Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης

Μάθημα 9o' 12/5/2014

Στοιχειώδη Σωματίδια. Διάλεξη 3η Πετρίδου Χαρά

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 14 ΙΟΥΝΙΟΥ 2000 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ

Το Ισοτοπικό σπιν. και εγαρµογές του στην Πυρηνική Φυσική και τη Φυσική Στοιχειωδών Σωµατιδίων. Κώστας Κορδάς. LHEP, University of Bern

γ-διάσπαση Διάλεξη 17η Πετρίδου Χαρά Τμήμα G3: Κ. Κορδάς & Χ. Πετρίδου

Ο Πυρήνας του Ατόμου

Theory Greek (Greece) Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) (10 Μονάδες)

Πειραµατική Θεµελείωση της Φυσικής

Σύγχρονη Φυσική : Πυρηνική Φυσική και Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων 11/04/16

Πυρηνικές Δυνάμεις. Διάλεξη 4η Πετρίδου Χαρά

Ομοτιμία Parity Parity

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

Λ p + π + + Όλα τα κουάρκ και όλα τα λεπτόνια έχουν ασθενείς αλληλεπιδράσεις Τα νετρίνα έχουν ΜΟΝΟ ασθενείς αλληλεπιδράσεις

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο Δεκέμβριος 2009

Διάλεξη 22: Παραβίαση της κατοπτρικής συμμετρίας στις ασθενείς αλληλεπιδράσεις

ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΙΙ - Ενότητα 6

Το Ισοτοπικό σπιν Μαθηµα 5ο 27/3/2014

Τηλ: Ανδρέου Δημητρίου 81 & Ακριτών 26 -ΚΑΛΟΓΡΕΖΑ 1

Θέµατα Φυσικής Γενικής Παιδείας Γ Λυκείου 2000

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΤΡΙΤΗ 22 MAIΟΥ 2007 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Το φως διαδίδεται σε όλα τα οπτικά υλικά μέσα με ταχύτητα περίπου 3x10 8 m/s.

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Ασκήσεις Στοιχειωδών Σωματιδίων. 5 ο Εξάμηνο. Δ. Σαμψωνίδης Κ. Κορδάς Χ. Πετρίδου 20 Ιανουαρίου 2017

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου) Χ. Πετρίδου. Μάθημα 4: Σκέδαση αδρονίων και O Xρυσός Kανόνας του Fermi

Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων ΙΙ (8ου εξαμήνου) Χ. Πετρίδου. Μάθημα 4: Σκέδαση αδρονίων και O Xρυσός Kανόνας του Fermi

Σύγχρονη Φυσική 1, Διάλεξη 7, Τμήμα Φυσικής, Παν/μιο Ιωαννίνων. Οι Μετασχηματισμοί του Lorentz και η Διαστολή του Χρόνου

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Η ΒΑΣΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΣΤΗ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑΚΗ ΦΥΣΙΚΗ

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 5 Απρίλη 2015 Φως - Ατοµικά Φαινόµενα - Ακτίνες Χ

16/12/2013 ETY-202 ETY-202 ΎΛΗ & ΦΩΣ 09. ΤΑΥΤΟΣΗΜΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ. 1396; office Δ013 ΙΤΕ. Στέλιος Τζωρτζάκης ΤΑΥΤΟΣΗΜΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ

Εισαγωγή στην Πυρηνική Φυσική και τα Στοιχειώδη Σωµάτια

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ & ΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

i. 3 ii. 4 iii. 16 Ε 1 = -13,6 ev. 1MeV= 1, J.

3. Ο Rutherford κατά το βοµβαρδισµό λεπτού φύλλου χρυσού µε σωµάτια α παρατήρησε ότι: α. κανένα σωµάτιο α δεν εκτρέπεται από την πορεία του

ΘΕΜΑ 1 ο. Μονάδες Σε µια εξώθερµη πυρηνική αντίδραση:

1929 Dirac: Πρώτη αναφορά στην αντιύλη ως λύση της Σχετικιστικής Δ. Εξίσωση Schrödinger, ύλη με αντίθετο φορτίο από το γνωστό.

Λύση 10) Λύση 11) Λύση

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΤΑΞΗΣ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 2003

ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΕΤΑΡΤΗ 14 ΙΟΥΝΙΟΥ 2000 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ: ΦΥΣΙΚΗ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΕΞΙ (6)

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ 2007 ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Γενικές αρχές ακτινοφυσικής Π. ΓΚΡΙΤΖΑΛΗΣ

Διάλεξη 8: Πυρηνική ενέργεια από αντιδράσεις σχάσης. Πυρηνική σύντηξη

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

Εισαγωγή στη Φυσική Στοιχειωδών Σωματιδίων. Ασκήσεις Στοιχειωδών Σωματιδίων

ΛΕΠΤΟΝΙΑ ΗΜ ΚΑΙ ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ FEYNMAN ΔΙΑΣΠΑΣΗ ΜΙΟΝΙΟΥ

Αναζητώντας παράξενα σωματίδια στο A LargeIonColliderExperimnent. MasterClasses : Μαθήματα στοιχειωδών σωματιδίων

Theory Greek (Cyprus) Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) (10 μονάδες)

γ - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Διάλεξη 6: Φυσική Ραδιενέργεια και πυρηνικές αντιδράσεις

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΣΧΟΛΗ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ. «Μεταπτυχιακή Εξειδίκευση Καθηγητών των Φυσικών Επιστημών» ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

Περι - Φυσικής. ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 5 Απρίλη 2015 Φως - Ατοµικά Φαινόµενα - Ακτίνες Χ. Θέµα Α. Ενδεικτικές Λύσεις

Transcript:

Διάλεξη 17: Το μοντέλο των κουάρκ Από την επιτυχία της αναπαράστασης των σωματιδίων σε οκταπλέτες ή δεκαπλέτες προκύπτει ένα πολύ εύλογο ερώτημα. Τι συμβαίνει και οι ιδιότητες των σωματιδίων που έχουν ανακαλυφθεί και ανακαλύπτονται παρουσιάζουν τέτοιου είδους περιοδικότητα. Είναι ακριβώς ανάλογη κατάσταση μετ τον περιοδικό πίνακα του Mendeleev όπου αργότερα ανακαλύφθηκε ότι η περιοδικότητα στις ιδιότητες των ατόμων προκύπτει από το γεγονός ότι έχουν εσωτερική δομή πυρήνας και ηλεκτρόνια τα οποία βάσει της απαγορευτικής αρχής του Pauli καταλαμβάνουν συγκεκριμένες ενεργειακές στάθμες. Με την παρατήρηση των διατάξεων που σχηματίζουν τα βαρυόνια και τα μεσόνια δεν άργησαν οι φυσικοί στοιχειωδών σωματιδίων να αποδείξουν ότι όλα τα ως τότε γνωστά σωματίδια μπορούσαν να προκύψουν από τον συνδυασμό 3 μόνο κουαρκ. I 3=-1/2 I 3=0 I 3=1/2 Σχήμα 1: Σχηματική αναπαράσταση των ιδιοτήτων των κουάρκ u,d,s. Στα κουάρκ αυτά δόθηκαν οι ονομασίες: πάνω (u), κάτω (d) και το παράδοξο (s). Τα κουάρκ u και d έχουν παραδοξότητα S=0 ενώ το s έχει παραδοξότητα S=-1. Τα κουάρκ d και s έχουν φορτίο -1/3e ενώ το u έχει φορτίο Q=2/3e. Να σημειωθεί ότι μέχρι τώρα δεν έχει γίνει ποτέ ξανά αναφορά σε ηλεκτρικό φορτίο υποπολλαπλάσιο του φορτίου του ηλεκτρονίου. Έτσι λοιπόν από την παρατήρηση των ιδιοτήτων των αδρονίων προέκυψε το συμπέρασμα ότι δεν πρόκειται για στοιχειώδη σωματίδια αλλά ότι αποτελούνται από κουάρκ. Μάλιστα από την παρατήρηση των αποδιεγέρσεων των σωματιδίων και των επιτρεπτών αντιδράσεων τους πολύ γρήγορα προέκυψε το συμπέρασμα ότι τα βαρυόνια αποτελούνται από τρία κουάρκ ενώ τα μεσόνια από ένα κουάρκ και ένα αντικουαρκ. Με βάση λοιπόν το παρατηρούμενο φορτίο αλλά και τους άλλους κβαντικούς αριθμούς όπως η παραδοξότητα πολύ εύκολα μπορεί κανείς να αποδείξει και να βρει τους συνδυασμούς των κουάρκ τα οποία αποτελούν το κάθε σωματίδιο της οκταπλέτας και της δεκαπλέτας όπως στο πιο κάτω σχήμα. Νικόλας Πατρώνης 1

Σχήμα 2: Η περιεκτικότητα σε κουάρκ της οκταπλέτας και της δεκαπλέτας των βαρυονίων. Το ίδιο μπορεί φυσικά να εφαρμοστεί και στην περίπτωση των μεσονίων λαμβάνοντας υπόψη ότι ένα μεσόνιο αποτελείται από ένα κουάρκ και ένα αντικουάρκ. Βέβαια στην περίπτωση των μεσονίων θα πρέπει να επαναλάβουμε ότι τα αντισωμάτια των κουάρκ έχουν ίδιο σπιν αλλά αντίθετο φορτίο και κβαντικούς αριθμούς από τα κουάρκ σύμφωνα με το σχήμα 3. Σχήμα 3: Σχηματική αναπαράσταση των ιδιοτήτων των κουάρκ και των αντισωματίων τους Νικόλας Πατρώνης 2

Με βάση λοιπό τα παραπάνω αλλά και τις ιδιότητες των μεσονίων μπορεί να προσδιοριστεί η σύσταση τους σε κουάρκ σύμφωνα με το σχήμα 4. Σχήμα 4: Η σύσταση της οκταπλέτας μεσονίων σε κουάρκ Φαινομενικά με την θεώρηση των κουάρκ ως στειχειωδών σωματιδίων μπορέσαμε να κατασκευάσουμε τα μέχρι τότε γνωστά μεσόνια και βαρυόνια, οπότε τα τότε προβλήματα της φυσικής στοιχειωδών σωματιδίων (κατά κάποια έννοια) λύθηκαν. Γρήγορα όμως παρουσιάστηκαν κάποια ερωτήματα τα οποία ήταν ζωτικής σημασίας για το πρότυπο των κουάρκ και στα οποία έπρεπε οπωσδήποτε να δοθεί απάντηση. Το πρώτο από αυτά τα ερωτήματα αφορούσε στο σωμάτιο Δ+ το οποίο σύμφωνα με το πρότυπο των κουάρκ αποτελείται από από τα ίδια τρια κουάρκ (uud) που αποτελείται και το πρωτόνιο. Στο μοντέλο των κουάρκ είναι γενικότερο πρόβλημα ότι πολλά διαφορετικά σωματίδια έχουν την ίδια σύσταση σε κουάρκ. Η εξήγηση σε αυτό δεν άρχισε να έρθει με την απλή σκέψη ότι οι ίδιες τριάδες κουάρκ μπορεί να έχουν διαφορετικές ενεργειακές καταστάσεις οι οποίες αντιστοιχούν σε διαφορετικά σωματίδια με προφανώς διαφορετικές μάζες. Αυτό ποιοτικά μπορούμε να το καταλάβουμε ως εξής: Στο άτομο του υδρογόνου για παράδειγμα η ενέργεια ηρεμίας είναι 10 9 ev ενώ οι διεγερμένες καταστάσεις του απέχουν μερικά ev. Είναι λοιπόν προφανές ότι στην περίπτωση των ατόμων η διέγερση δεν αλλάζει την εικόνα του συστήματος. Δεν συμβαίνει όμως το ίδιο στην περίπτωση των δέσμιων καταστάσεων των κουάρκ. Εδώ οι διεγερμένες καταστάσεις διαφέρουν σημαντικά επομένως θεωρούνται ως διαφορετικά σωματίδια. Ένα δεύτερο ερώτημα που απαιτούσε μια σίγουρα πειστική απάντηση αφορούσε στο Δ ++ σωματίδιο το οποίο αποτελείται από τρία ίδια κουάρκ (uuu). Αυτό δεν έρχεται σε αντίφαση με την αρχή απροσδιοριστίας του Pauli; Σε αυτό το βασικό ζήτημα δεν άργησαν πάλι οι θεωρητικοί φυσικοί να δώσουν μια απάντηση. Τα κουάρκ εκτός από γεύση (u,d,s,...) έχουν και χρώμα. Μάλιστα προχώρησαν ένα βήμα παραπέρα και διατυπώθηκε η εξής πολύ κομψή θεωρία. Τα κουάρκ διαθέτουν τρία χρώματα. Το κόκκινο, το πράσινο και το μπλε. Όλες οι δέσμιες καταστάσεις των κουάρκ θα πρέπει να είναι άχρωμες. Έτσι τα μεσόνια είναι άχρωμα διότι αποτελούνται για παράδειγμα από ένα κουάρκ με μονάδα κόκκινου +1 και ένα αντικουάρκ με μονάδα κόκκινου -1. Τα βαρυόνια από την άλλη θα πρέπει να διαθέτουν και τα τρία βασικά χρώματα (μπλε, κόκκινο και πράσινο) ώστε το άθροισμα να είναι άχρωμο. Όπως ακριβώς συμβαίνει και Νικόλας Πατρώνης 3

στην οπτική όταν αναμείξουμε τα βασικά χρώματα προκύπτει το λευκό. Ένα επιπλέον βασικό ερώτημα το οποίο φαινόταν μάλλον ανυπέρβλητο ήταν το εξής: Αφού τα κουάρκ αποτελούν στοιχειώδη σωμάτια και είναι συστατικά των πρωτονίων και των άλλων σωματιδίων γιατί ποτέ δεν καταφέραμε να παράγουμε ένα μεμονωμένο κουάρκ. Μέχρι σήμερα δεν έχει παρατηρηθεί ούτε μια φορά ένα κουάρκ και αυτό σίγουρα είναι κάτι που γεννά δεύτερες σκέψεις για την ύπαρξη τους ή όχι. Αυτές οι σκέψεις πολύ γρήγορα απομακρύνθηκαν με την χρήση ολοένα και ισχυρότερων επιταχυντικών διατάξεων. Όπως ειπώθηκε προηγουμένως ποτέ δεν σημειώθηκε παρατήρηση ενός μεμονωμένου κουάρκ αλλά από πειράματα σκέδασης πρωτονίου αποδείχθηκε η ύπαρξη των κουάρκ ως συστατικών του πρωτονίου το ίδιο πειστικά όπως αποδείχθηκε αρκετά χρόνια νωρίτερα από τον Rutherford η ύπαρξη του πυρήνα ως συστατικού του ατόμου. Σχήμα 5: Πειραματική επιβεβαίωση της εσωτερικής δομής του πρωτονίου. Στο δεξίό σχήμα η απόκλιση της γωνιακής κατανομής σκέδασης ηλεκτρονίων από την διακεκομμένη γραμμή αποδεικνύει την ύπαρξη εσωτερικής δομής για το πρωτόνιο. Στο σχήμα 5 παρουσιάζονται δύο ανεξάρτητα πειράματα σκέδασης. Και στα δύο σχήματα οι διακεκομμένες γραμμές αντιστοιχούν στην αναμενόμενη γωνιακή κατανομή σε περίπτωση ομοιόμορφης κατανομής φορτίου για το άτομο αριστερά, και για το πρωτόνιο δεξιά. Και στις δύο περιπτώσεις βλέπουμε ότι τα πειραματικά αποτελέσματα και ιδιαιτέρως σε μεγάλες γωνίες παρουσιάζουν σημαντική απόκλιση από την θεώρηση της ομογενούς κατανομής φορτίου. Πιο συγκεκριμένα στο δεξί μέρος του σχήματος 5 η πειραματικά καταγεγραμμένη γωνιακή κατανομή ανελαστικής σκέδασης ηλεκτρονίων δείχνει σαφέστατα την ύπαρξη δομής στην περίπτωση του του πρωτονίου. Μάλιστα από εκτενείς υπολογισμούς προκύπτει ότι η πειραματική κατανομή μπορεί να αποδοθεί θεωρητικά αν θεωρήσουμε ότι το πρωτόνιο αποτελείται από τρία στοιχειώδη δωμάτια, δηλαδή τρία κουάρκ. Νικόλας Πατρώνης 4

Παραδείγματα 1)Με δεδομένα το φορτίο, το ισοσπιν και τον κβαντικό αριθμό της παραδοξότητας να βρεθεί η σύσταση σε κουάρκ των βαρυονίων της δεκαπλέτας με βάση τα κουάρκ u, d, s. qqq Q S βαρυόνιο uuu 2 0 Δ ++ uud 1 0 Δ + udd 0 0 Δ 0 ddd -1 0 Δ - uus 1-1 Σ *+ uds 0-1 Σ *0 dds -1-1 Σ *- uss 0-2 Ξ *0 dss -1-2 Ξ *- sss -1-3 Ω - 2) Με δεδομένα το φορτίο και τον κβαντικό αριθμό της παραδοξότητας να βρεθεί η σύσταση σε κουάρκ των μεσονίων της οκταπλέτας με βάση τα κουάρκ u, d, s. Νικόλας Πατρώνης 5

qq Q S μεσόνιο uu 0 0 π 0 ud 1 0 π + du -1 0 π - dd 0 0 η us 1 1 Κ + ds 0 1 Κ 0 su -1-1 Κ - sd 0-1 Κ 0 ss 0 0 η' 3) Με δεδομένα το φορτίο, το ισοσπιν και τον κβαντικό αριθμό της παραδοξότητας να βρεθεί η σύσταση σε κουάρκ της οκταπλέτας των βαρυονίων του σχήματος 2. qqq Q S I Z βαρυόνιο dds -1-1 -1 Σ - ddu 0 0-1/2 n ssd -1-2 -1/2 Ξ - uds 0-1 0 Σ 0,Λ ssu 0-2 1/2 Ξ 0 uud 1 0 1/2 p uus 1-1 1 Σ + Νικόλας Πατρώνης 6