Hva er de tre farger av kvarker?

Opprinnelig trodde forskerne at atomet var den grunnleggende byggesteinen i universet. Deretter oppdaget proton, nøytron og elektron og identifisert disse subatomære partikler som elementærpartikler i universet. Men i 1960, oppdaget forskerne enda mindre elementærpartikler som kalles kvarker. Disse kvarker, byggesteinene i all materie, er klassifisert av en kombinasjon av egenskaper.

Quark Flavors

Det er seks kjente smaker av kvarker i universet, som til sammen danner alt annet. Disse smaker er opp, ned, sjarm, merkelig, topp og bunn kvarker. Disse kvarkene er bare kjent å forekomme i kombinasjoner av to, kalt mesoner, og tre, kalt baryoner. For eksempel protoner består av en ned og to opp kvarker, mens nøytroner består av en opp og to ned kvarker. Men forskerne oppdaget at smaker var ikke nok til å tilstrekkelig identifisere kvarker. De trengte en annen eiendom, kalt farge.

Quark Colors

Forskere identifisert en baryon, kalt omega-minus, som var sammensatt av tre særkvark. Men dette skapte et problem. Kvarker er fermioner fordi de har en halv-heltalls spinn, og alle fermioner må adlyde Pauliprinsippet. Dette prinsippet sier at to fermioner kan eksistere innenfor et baryon i identiske kvante energi stater. Omega-minus baryon kreves en ekstra eiendom å skille kvarker som er tillatt i minst tre forskjellige verdier. Forskere laget denne nye egenskapen en kvark farge, definere det som rød, blå eller grønn.

Color Force

Quark farger representerer det som er kjent som farge, eller sterk, krefter. Kvarker blir holdt sammen av denne fargen kraft. Men de krefter som bare er attraktive i form av fargeløse kombinasjoner, noe som betyr at partiklene har ingen netto ladning farge. Dette betyr en baryon må inneholde en rød, blå og grønn særkvark. Denne fargen kraft er utrolig sterk. I motsetning til tyngdekraften, er denne fargen kraft omvendt proporsjonal med avstanden, noe som betyr at det blir enda sterkere jo lenger fra hverandre kvarker farten. Av denne grunn, forskere ikke klarer å isolere enkelt kvarker.

Residual Strong Force

Kanskje du har lurt på hva som holder kjernen av atomer sammen. Tross alt, positivt ladet protoner skal frastøte hverandre. Svaret ligger i de kvark farger eller, mer spesifikt, fargekraften. Denne kraften er så sterk at fargekraften mellom kvarkene i ett proton og kvarkene i en annen proton overvinne den frastøtende elektromagnetisk kraft. Denne rest sterke kraften holder kjernen av alle atomer sammen. Dette illustrerer hvor integrert de tre fargene kvarker, de minste partiklene, er den enorme universet rundt deg.