Quark adalah salah satu konsep penting dalam fisika partikel yang memberikan gambaran tentang struktur dasar dari materi. Sebagai komponen utama dari proton dan neutron, Quark memainkan peran kunci dalam membentuk inti atom dan menentukan sifat-sifat kimia dari unsur-unsur.
Quark adalah partikel elementer yang merupakan komponen dasar dari proton dan neutron, yang merupakan inti atom. Ditemukan oleh fisikawan Murray Gell-Mann dan George Zweig, Quark memiliki sifat-sifat unik seperti muatan listrik, warna, dan flavor. Konsep Quark membawa pemahaman baru tentang struktur inti atom dan interaksi fundamental dalam fisika partikel.
Quark adalah partikel yang lebih kecil dari neutron dan proton.
Apa itu quark?
Quark adalah sejenis partikel subatom elementer, yang termasuk dalam kategori fermion , dan interaksi kuatnya membentuk materi inti atom. Namanya berasal dari novel Finnegan’s Wake karya penulis Irlandia James Joyce.
Quark adalah partikel penyusun proton dan neutron, serta jenis partikel kecil lainnya yang disebut hadron.
Istilah-istilah ini mungkin membingungkan, namun kita tidak perlu memahaminya pada tingkat teknis untuk mengetahui apa itu quark: partikel materi terkecil, yang berinteraksi secara bebas dengan empat gaya fisika dasar: gaya gravitasi, gaya elektromagnetik, gaya nuklir kuat. dan kekuatan nuklir yang lemah.
Selain lepton, quark juga merupakan bahan penyusun materi. Seperti halnya materi dan antimateri, ada pula quark dan antiquark.
Selain itu, ada enam jenis atau “rasa” quark. Jadi, semua meson dan baryon materi, yaitu lebih dari 200 partikel subatom yang berbeda, dapat dibangun dengan menggabungkan tiga quark (atau antiquark) (baryon), atau quark-antiquark (meson), yang dihubungkan oleh interaksi yang kuat..
Ini dapat membantu Anda: Model atom
Penemuan quark
Selama beberapa dekade, diasumsikan bahwa proton, neutron, dan elektron adalah partikel dasar materi, artinya tidak ada yang lebih kecil darinya.
Namun, studi tentang apa yang disebut nukleon (neutron dan proton, penghuni inti atom) menunjukkan bahwa ukurannya jauh lebih besar daripada elektron dan ini berarti bahwa mereka pada gilirannya terdiri dari sesuatu yang lebih kecil. dan lebih sederhana. Quark datang untuk menjawab pertanyaan ini.
Secara bersamaan, mereka diusulkan pada tahun 1964 oleh Murray Gell-Mann dan George Zweig, meskipun sepenuhnya independen. Para ilmuwan ini mengamati perlunya keberadaan quark karena sifat interaksi yang kuat antara partikel-partikel inti atom.
Selain itu, banyak sifat-sifatnya yang tidak dapat dijelaskan kecuali terdapat struktur internal di dalam proton dan neutron. Dengan demikian, keberadaan tiga partikel yang lebih kecil, yang disebut quork (kemudian quark , meskipun Zweig awalnya mengusulkan nama ace atau “ace”), diusulkan, yang memiliki muatan listrik 1/3 dan 2/3 muatan.
Hipotesis ini diuji secara eksperimental di SLAC ( Stanford Linear Accelerator Center) pada tahun-tahun berikutnya. Namun percobaan menunjukkan bahwa tidak hanya ada tiga, melainkan enam partikel yang dapat membentuk proton dan neutron. Atas penemuan ini, Taylor, Kendall dan Friedman memenangkan Hadiah Nobel Fisika tahun 1990.
model kuark
Setiap jenis quark memiliki karakteristik tertentu.
Dalam model materi standar yang kita tangani saat ini, quark menempati tempat paling sederhana dalam materi.
Bergantung pada jenis quark yang kita gabungkan, kita dapat memperoleh berbagai jenis partikel, sesuai dengan aturan klasifikasi hadron (yang disebut “Model Quark”), yang menetapkan enam jenis quark (atau rasa ) yang berbeda, masing-masing diberkahi dengan “bilangan kuantum” yang menentukan muatan listriknya:
- Naik Dilengkapi dengan isospin +1/2 sebagai bilangan kuantum.
- Turun Dilengkapi dengan isospin -1/2 sebagai bilangan kuantum.
- Pesona Diberkahi dengan pesona +1 sebagai bilangan kuantum.
- Aneh Diberkahi dengan keanehan -1 sebagai bilangan kuantum.
- Atas ( atas ) atau kebenaran ( kebenaran ). Diberkahi dengan keunggulan ( topness ) +1.
- Latar belakang ( bawah ) atau keindahan ( beauty ). Diberkahi dengan dasar -1 .
Semua ini mungkin terlihat sangat aneh dan tampak seperti sesuatu yang keluar dari video game, namun masuk akal dalam model quark, jika kita berpikir bahwa partikel-partikel kecil ini bersatu dalam rangkap tiga atau tiga serangkai untuk membentuk berbagai jenis partikel subatom yang lebih besar.
Ketika jumlah muatannya menghasilkan bilangan bulat, mereka membentuk hadron.
Akan tetapi, kita harus menambahkan bahwa quark dapat memiliki tiga jenis muatan lagi, yaitu “warna”. Tapi ini bukan tentang warnanya, tapi itulah nama yang diberikan para ilmuwan untuk sifat ini, yaitu sejenis afinitas, yang bertanggung jawab atas daya tarik nuklir yang kuat (melalui partikel lain yang disebut “gluon”).
Warna-warna ini bisa biru, hijau atau merah, dan inilah yang membedakan, misalnya, neutron dan proton dari elektron (partikel tipe lepton), karena elektron tidak terbuat dari quark dan tidak merasakan interaksi nuklir kuat, tetapi yang lemah.
Menurut model ini, partikel dasar materi adalah quark dan lepton.
Partikel subatom lainnya
Jenis partikel subatom lainnya adalah:
- Fermion. Bersama dengan boson, mereka adalah partikel fundamental materi, yang bercirikan putaran semi-integer atau momentum sudut (1/2, 3/2, dst.). Hanya ada dua jenis fermion: quark dan lepton.
- Lepton. Mereka adalah sejenis fermion, yang memiliki spin ½ (+ atau -) dan tidak mengalami, tidak seperti quark, interaksi inti materi yang kuat. Ada enam jenis lepton: elektron, muon, taus, neutrino elektron, neutrino muon, dan neutrino tau. Tiga yang pertama bermuatan listrik +1 atau -1, dan sisanya bermuatan 0.
- Boson. Bersama dengan fermion, mereka adalah partikel fundamental materi, yang dicirikan memiliki putaran bilangan bulat (0, 1, 2, dst.) dan tidak mematuhi prinsip pengecualian Pauli. Contoh boson adalah foton, gluon, atau graviton, yaitu partikel yang memerlukan gaya yang diketahui.
- Penginapan. Mereka adalah boson, yaitu hadron dengan putaran bilangan bulat 0 atau 1, yang merespons interaksi nuklir kuat, sehingga terbuat dari quark, menurut keadaan quark-antiquark.
- baryon. Mereka terdiri dari tiga quark dan contoh yang paling mewakili adalah neutron dan proton, meskipun ada juga jenis lain yang sangat tidak stabil.
Lanjutkan dengan: Mekanika kuantum
Referensi
- “Quark” di Wikipedia.
- “Model kuark” di Wikipedia.
- “Quark” di Astrojem.
- “Quark” dalam Hiperfisika. (Orang Spanyol)
- “Revolusi quark” di El País. (Spanyol)
- “Lima puluh tahun quark” di CERN.
- “Apa itu quark?” (video) di Sekolah Fuse.
- “Quark (partikel subatomik)” dalam The Encyclopaedia Britannica.