کوارکها

[ژينوس]

کوارکها ذرات بنیادی ماده هستند که نوترون، پروتون و سایر هادرونها را تولید می کنند. شش نوع کوارک مختلف وجود دارد که هر کدام از آنها طعمنامیده می شوند.

طعم		جرم (GeV/c2)	بار الکتریکی (e)
u بالا	up	0.004	+2/3
d پائین	down	0.008	-1/3
c افسون	charm	1.5	+2/3
s عجیب	strange	0.15	-1/3
t سر	top	176	+2/3
b ته	bottom	4.7	-1/3

کوارکها فقط درون هادرونها وجود دارند. زیرا بوسیله میدان نیروی کنش قوی (بار -رنگی) محدود شده اند. بنابراین نمی توانیم با منزوی کردن کوارکها جرم آنها را اندازه گیری کنیم. بعلاوه جرم هادرونها از از مجموع انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل در حین کنش قوی به دست می آید. هادرونهایی که از کوارکهای سبک ساخته می شوند، مجموع جرم کوارکهای تشکیل دهنده ی هادرون، بیشتر از جرم هادرون است. برای مثال جرم پروتون را با مجموع جرم دو کوارک بالا و یک کوارک پائین (که اجزاء سازنده ی پروتون هستند) مقایسه کنید.

up+	up+	down	=	proton
0.004	0.004	0.008		0.938

بنابراین سئوال این است که منظور ما از جرم کوارک چیست و چگونه آن را اندازه می گیریم؟ کمیتی را که که ما بعنوان جرم کوارک مطرح می کنیم، در حقیقت از رابطه ی زیر تعریف می شود:

F = ma, m=F/a

این معادله بما می گوید، یک جسم در مقابل اعمال نیرو بر آن چگونه رفتار می کند. معادلات فیزیک ذرات بنیادی حاوی روش محاسبه این است که هنگام برخورد یک فوتون پر انرژی با کاروک چه اتفاقی روی می دهد. جرم کوارک عامل کنترل شتاب آن در مقابل نیروی اعمال شده بر کوارک است. این روش تابت و بهترین راه همآهنگی نظریه و آزمایش است تا هم نسبت جرم انواع هادرونها مطالعه کنیم و هم رفتار کوارکها را در آزمایشهایی با انرژی بالا. در هر صورت، با هیچ یک از این روشها نمی توان جرم دقیق کوارکها را تعیین کرد.