Baryony a mezony jsou složité subatomární částice vytvořené z elementárnějších objektů, kvarků. K vysvětlení všech známých hadronů je zapotřebí šest typů kvarků spolu s odpovídajícími antikvarky. Šest druhů neboli „příchutí“ kvarků získalo názvy up, down, charm, strange, top a bottom. Význam těchto poněkud neobvyklých názvů není důležitý; vznikly z několika důvodů. Důležitý je způsob, jakým kvarky přispívají do hmoty na různých úrovních, a vlastnosti, které nesou.

Kvarky jsou neobvyklé tím, že nesou elektrický náboj, jehož velikost je menší než e, velikost náboje elektronu (1,6 × 10-19 coulombů). To je nezbytné, mají-li se kvarky spojit dohromady, aby daly správné elektrické náboje pozorovaných částic, obvykle 0, +e nebo -e. Ke stavbě protonů a neutronů, složek atomových jader, jsou nutné pouze dva typy kvarků. Jedná se o vzestupný kvark s nábojem +2/3e a sestupný kvark, který má náboj -1/3e. Proton se skládá ze dvou up kvarků a jednoho down kvarku, což mu dává celkový náboj +e. Naproti tomu neutron je sestaven z jednoho kvarku up a dvou kvarků down, takže má čistý náboj nula. Ostatní vlastnosti up a down kvarků se také sčítají a dávají naměřené hodnoty protonu a neutronu. Kvarky mají například spin 1/2. Aby vznikl proton nebo neutron, které mají také spin 1/2, musí se kvarky seřadit tak, aby se dva ze tří spinů vzájemně vyrušily a zůstala čistá hodnota 1/2.

Kvarky up a down se mohou také spojit a vytvořit jiné částice než protony a neutrony. Například spiny tří kvarků lze uspořádat tak, aby se nerušily. V takovém případě vytvářejí krátkodobé rezonanční stavy, které dostaly název delta neboli Δ. Delty mají spiny 3/2 a kvarky nahoru a dolů se kombinují ve čtyřech možných konfiguracích – uuu, uud, udd a ddd – kde u a d znamenají nahoru a dolů. Náboje těchto stavů Δ jsou +2e, +e, 0 a -e.

Kvarky nahoru a dolů se také mohou kombinovat se svými antikvarky a vytvářet mezony. Mezon pí neboli pion, který je nejlehčím mezonem a důležitou složkou kosmického záření, existuje ve třech formách: s nábojem e (neboli 1), s nábojem 0 a s nábojem -e (neboli -1). V kladném stavu se spojuje kvark up s antikvarkem down; kvark down spolu s antikvarkem up tvoří záporný pion; a neutrální pion je kvantově mechanickou směsí dvou stavů-uu a dd, kde čárka nad horním písmenem označuje antikvark.

Up a down jsou nejlehčí odrůdy kvarků. O něco těžší jsou druhé dvojice kvarků, charm (c) a strange (s), s náboji +2/3e, respektive -1/3e. Třetí, ještě těžší pár kvarků tvoří top (neboli pravda, t) a bottom (neboli krása, b), opět s náboji +2/3e a -1/3e. Tyto těžší kvarky a jejich antikvarky se kombinují s kvarky nahoru a dolů a mezi sebou navzájem a vytvářejí řadu hadronů, z nichž každý je těžší než základní proton a pion, které představují nejlehčí odrůdy baryonu a mezonu. Například částice zvaná lambda (Λ) je baryon sestavený z u, d a s kvarků; je tedy podobný neutronu, ale s kvarkem d nahrazeným kvarkem s.

.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.