Az ELTE TTK HÖK hetilapja 
Kvarkanyag a Fizika tömbben?
Vajon lehet-e méltóbban ünnepelni a Fizika Évét, mint egy – a világ élvonalbeli fizikai kutatásait összefoglaló – nemzetközi konferenciával? 2005. augusztus 4-9. között egyetemünk Fizika tömbjében került megrendezésre a 18. Quark Matter ’05 (Kvarkanyag ’05) konferencia.
Jómagam először harmadévesként – TDK témavezetőmtől, dr. Lévai Pétertől (RMKI) – hallottam erről a konferencia-sorozatról, amely évről-évre, országról-országra járva ismerteti meg a kutatókat a nagyenergiás magfizika legújabb kutatási eredményeivel. Tavaly januárban, Oaklandben (Kaliforniában) részt is vehettem a QM ’04-en. Idén nyáron pedig, helyi szervezőként közreműködhettem a magyar magfizikusok álmának megvalósításában: Magyarországra hoztuk a „Kvarkanyagot”.
De mi is az a kvarkanyag?
Mai tudásunk szerint az atommagokat alkotó protonok és neutronok további kisebb „építőkockákra” bonthatóak, nevezetesen a kvarkokra és az ezeket összekötő „ragasztó-részecskékre”, azaz gluonokra. A kvarkok és gluonok léte már évtizedek óta nem titok a nagyenergiás fizikusok számára. A tavalyi év Nobel-díját is éppen ezen részecskék között ható erős kölcsönhatás leírásáért kapta David Gross, David Politzer és Frank Wilczek. A Genf melletti CERN, és a brookhaveni BNL kutatólaboratóriumok részecskegyorsítóival napjainkra elérhetővé vált, hogy ólom- illetve aranyatomok magjait nagy energiákon ütköztetve kvarkokból és gluonokból álló, magas hőmérsékletű és nagy energiasűrűségű „cseppeket”, kvarkanyagot hozzunk létre. Ez az anyag nem ismeretlen, hiszen feltehetően az univerzumot is ilyen állapotú anyag alkotta az ősrobbanás utáni 10-10-10-5 másodpercben.
A keresett kvarkanyag létezésének bizonyítása, kísérleti kimutatása azonban összetett feladat. Arany- vagy ólomatommagok ütköztetésekor csak rendkívül rövid ideig (10-23 másodperc), néhány fm3 térfogatban állítható elő a vizsgálni kívánt „anyagminta”. Nem csoda tehát, hogy konkrét, direkt bizonyító kísérlet mindezidáig nem létezik, noha sok-sok közvetett árulkodó jel (ún. szignatúra) utal arra, hogy a kvarkanyag létrejött a reakciókban. A kvarkanyagkutatás során ezen szignatúrákat vizsgáljuk sorra elméleti illetve kísérleti szemszögből. A legújabb eredményeket az évente megrendezésre kerülő Kvarkanyag konferencián összegzik a kutatók.
QM ’05 és a Kvarkanyag-kutatás Magyarországon
Kis országunkat diákokkal együtt mintegy 50 fő képviselte a több mint 600 fős konferencián. A magyar és külföldi diákok a konferencia nulladik napján, angol nyelven bevezető előadásokat is hallhattak. Ezzel párhuzamosan a középiskolás tanároknak és diákoknak szóló, magyar nyelvű népszerűsítő előadások hangzottak el. A konferencia alatt a magyar kísérleti és elméleti kollégák két tucat előadáson ismertethették eredményeiket. Úgy érzem, hogy a világviszonylatban is neves, több évtizedes múltú magyar nagyenergiás magfizika iskola megalapítói, Zimányi József, Németh Judit és Lovas István akadémikusok joggal lehettek büszkék magukra és tanítványaikra, Lévai Péter és Csörgő Tamás szervezőkre, akik elhozták a Fizika Évében a „Kvarkanyagot” Magyarországra.
Utóhangok
Alig két hónappal a konferencia után örömmel értesülhetünk arról, hogy a 2005-ös év Fizikai Nobel-díját Roy Glauber – augusztusi konferenciánk egyik nyitó előadója – kapta. A megosztott Nobel-díj Glauber a kvantumoptika terén elért sikereit jutalmazta, de ő volt az egyik atyja a nehézionfizikában használatos Glauber-Gribov-modellnek is.
Kapcsolódó források:
http://qm2005.kfki.hu
http://www.bnl.gov/rhic
http://www.cern.ch
Utolsó módosítás: 2005-10-27 16.46
Kvark
A Wikipédiából, a szabad lexikonból.
Az első c-kvark tartalmú bariont 1974-ben ezen buborékkamra felvételen fedezték fel. Mivel gyorsan bomlik, nem magát a részecskét láthatjuk, hanem a belőle keletkező részecskék impulzusaiból következtethetünk a lértejöttére. Jelenleg ezt Σ c++-nak hívjuk.
A kvarkok azok az elemi részecskék, amelyekből a mezonok és a barionok (például a proton és a neutron) felépülnek. A spinjük 1/2  , tehát fermionok. A kvarkok részt vesznek mind az erős, mind az elektromágneses, mind a gyenge kölcsönhatásban.
Az egyes kvarkok fontosabb tulajdonságai
Magyar
név |
angol név |
jelölés |
nyugalmi tömeg
(GeV/c2) |
elektromos töltés
(e) |
| Fel* |
Up |
u |
0,0015-0,005 |
2/3 |
| Le* |
Down |
d |
0,017-0,025 |
-1/3 |
| Bájos |
Charm |
c |
1,1-1,4 |
2/3 |
| Ritka |
Strange |
s |
0,06-0,17 |
-1/3 |
| Felső / Tető* |
Top / True |
t |
165-180 |
2/3 |
| Alsó / Szépség* |
Bottom / Beauty |
b |
4,1-4,4 |
-1/3 |
* A csillaggal jelölt kvarkok magyar neveit a szakma nem igazán használja, helyette inkább az u-kvark, t-kvark stb. elnevezés szokásos.
Minden kvarkhoz tartozik egy antirészecske amelynek a jele az "eredeti" részecske jele felülvonással: anti-u =  .
A kvarkok színe
A kvarkok nem létezhetnek szabadon. Az erős kölcsönhatás az úgynevezett szín-töltésre hat. Ne gondoljuk, hogy a kvarkoknak tényleges színük van, az elnevezés egy hasonlóságon alapul. Mindegyik kvark előfordulhat háromféle színben. Ezeket a három alapszínről vörösnek, zöldnek és kéknek nevezték el, amelyeket az angol rövidítésük után r g és b betűvel rövidítenek. A kvarkok kis energián csak olyan kötött állapotban létezhetnek, amelyek színsemlegesek. Ilyenek például a három szín mindegyikét tartalmazó barionok, egy színt és egy antiszínt tartalmazó mezonok és a három antiszínt tartalmazó antibarionok.
Az erős kölcsönhatás, szemben az elektromágnesessel, annál erősebb, minél távolabb van egymástól két kvark. Ezért ha két kvark nagy sebességgel távolodik egymástól, akkor energia szempontjából kedvezőbb, ha két újabb kvark (egy kvark és egy, anti-kvark) keletkezik. Ezt nevezzük hadronizációnak. A gyorsítókban szétrepülő kvarkok úgynevezett jeteket (ejtsd: dzset, angolból) hoznak létre: több tíz nagyjából egyirányba mozgó hadront.
A neutron kvarkszerkezete. Három különböző színű kvarkot (piros-zöld-kék) tartalmaz, ezek közül egy u és két d-kvarkot
A kvarkok kötött állapotai
A kvarkok kötött állapotait hadronoknak is nevezzük. A szó jelentése a görög nyelvben: nehéz. Kétféle hadron van: barion és mezon.
A barionok
Három kvark alkotja a barionokat (három antikvark az antibarionokat). A közismert proton összetétele uud, a neutroné udd. Minden barion fermion.
A barionokat további két csoportba soroljuk, ezek a nukleonok és hiperonok. A nukleonok az atommag alkotórészei, a proton ill. a neutron. A hiperonok közé tartozik - többek között - a lambda- és a kszí-hiperon. A "hiperon" név a nagy tömegükre utal.
A pozitív pion (π +) kvarkszerkezete: Egy kék u-kvarkot és egy anti-kék anti-d-kvarkot tartalmaz
A mezonok
Egy kvark és egy antikvark alkotja a mezonokat. Ilyenek például a pionok. A π+ például egy u és egy anti-d kvarkból áll. Egy színt és a neki megfelelő antiszínt hordoznak. Minden mezon fermion.
Története
A kvarkokkal kapcsolatos elméleti leírást először Murray Gell-Mann és George Zweig javasolták, mivel azt tapasztalták, hogy könnyen le tudják írni a sokféle részecske tulajdonságait a kvarkszerkezet feltételezésével.
|
AJÁNLOM AZ OLDALT
