มีสิ่งเหล่านี้เรียกว่าควาร์ก (ฉันรู้ว่าฉันหวังว่าพวกเขาจะมีชื่อที่ดีกว่า แต่ฉันไม่ได้รับผิดชอบเรื่องการตั้งชื่อในฟิสิกส์) ควาร์กเป็นอนุภาคเล็ก ๆ ที่เล็กมาก ๆ (เราจะได้ขนาดเล็กนิดหน่อย) ซึ่งเป็นหน่วยการสร้างพื้นฐาน ของเรื่อง เท่าที่เราสามารถบอกได้ควาร์กตัวเองไม่ได้ทำอะไรเล็ก ๆ นั่นอาจเปลี่ยนแปลงได้ในอนาคตเมื่อเราเรียนรู้มากขึ้น แต่ก็ดีพอสำหรับตอนนี้
ควาร์กมีทั้งหมดหกชนิดแต่ละประเภทมีชื่อแตกต่างกันไป แต่มีเอกลักษณ์ที่แตกต่างกัน: ขึ้นลงบนล่างล่างแปลกและมีเสน่ห์ และแม้จะมีชื่อของมันที่แปลกประหลาดที่สุดของ sextuplets เป็นจริงควาร์กด้านบน
มาขุดลึกกัน
โลกกลับหัวกลับหาง
โดยไกลควาร์กทั่วไปที่คุณจะพบคือควาร์กขึ้นและลง พวกมันคือกลุ่มที่รวมตัวกันเป็นแฝดสามเพื่อก่อให้เกิดโปรตอน (สองอัพและดาวน์) และนิวตรอน (สองดาวน์และสูงขึ้น) เพื่อสร้างประจุบวกที่คุ้นเคยของโปรตอนและประจุเป็นกลางบนนิวตรอนควาร์กต้องมีประจุเป็นเศษส่วน ฉันรู้ว่ามันฟังดูแปลก แต่นั่นเป็นเพียงเพราะเรา ความคิด ความรับผิดชอบของโปรตอนและอิเล็กตรอนเป็นพื้นฐาน ปรากฎว่าเราผิด ควาร์กขึ้นมีค่าใช้จ่ายบวกสองในสามในขณะที่ควาร์กลงนั่งที่ลบหนึ่งในสาม
สิ่งที่น่าสับสนมากขึ้นเกี่ยวกับควาร์กก็คือพวกมันเบาอย่างน่าประหลาดใจ ควาร์กขึ้นเป็นเพียงมวล 0.2 เปอร์เซ็นต์ของโปรตอนในขณะที่คู่ควาร์กลงมานั้นมีเพียงประมาณร้อยละ 0.5 ของมวลโปรตอน แล้วอนุภาคที่สามารถวัดได้เหล่านี้จะรวมตัวกันเป็นจำนวนมากของโปรตอนแข็งแรงได้อย่างไร
คำตอบคือพลังที่ผูกมัดควาร์กด้วยกัน: พลังนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่ง การรวมตัวระหว่างควาร์กนี้มีความแข็งแรงอย่างมาก - เอาชนะแรงผลักไฟฟ้าธรรมชาติของควาร์กที่มีประจุใกล้เคียงกัน และเนื่องจากพลังงานเป็นสิ่งเดียวกันกับมวล (ขอบคุณไอน์สไตน์!) มวลของโปรตอนนั้นเกิดจากการใช้กาวไม่ใช่ควาร์กตัวเอง
อาศัยอยู่ด้านบน
ไม่ใช่ควาร์กทั้งหมดที่มีขนาดใหญ่ แต่ในโลกของฟิสิกส์อนุภาคใหญ่เป็นข่าวร้าย การมีขนาดใหญ่ก็เหมือนการอยู่บนยอดเขาที่สูงและผอม แน่นอนว่ามุมมองนั้นยอดเยี่ยม แต่สายลมใด ๆ จะส่งคุณไปยังตำแหน่งที่มั่นคงกว่า และความมั่นคงหมายถึงขนาดเล็ก - หากคุณเป็นอนุภาคขนาดใหญ่ที่มีความไม่แน่นอนคุณจะพบว่าตัวเองเปลี่ยนไปเป็นลูกพี่ลูกน้องตัวเล็กของคุณ
นั่นหมายความว่าชีวิตเป็นเพียงลูกพีชสำหรับควาร์กขึ้นและลง พวกมันเล็กที่สุด ดังนั้นในขณะที่พวกเขาไม่มีมุมมองที่ยอดเยี่ยมพวกเขาไม่ตกอยู่ในอันตรายจากการล้มหน้าผาที่มีอยู่ ควาร์กที่ใหญ่ที่สุดต่อไปแปลกและมีเสน่ห์หาได้ยากในธรรมชาติที่อุดมสมบูรณ์ พวกมันมีขนาดใหญ่มากจนมันยากที่จะทำในตอนแรกและทันทีที่พวกมันถูกผลิตโดยกระบวนการที่แปลกใหม่พวกมันสลายตัวไปอย่างรวดเร็วโดยไม่เหลืออะไรเลยนอกจากความทรงจำ
ในขณะที่นักฟิสิกส์คิดว่ามีเพียงสี่ควาร์ก - ขึ้นลงแปลกและมีเสน่ห์ แต่ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 พวกเขาเริ่มสงสัยอย่างอื่นโดยการตรวจสอบการสลายตัวที่หายากเกี่ยวกับ kaons (และอีกครั้งฉันไม่รับผิดชอบเรื่องการตั้งชื่อ kaon เป็นคู่ของควาร์กแปลก ๆ และควาร์กขึ้นหรือลง) . เพื่อที่จะอธิบายถึงการสลายตัวของสิ่งแปลกประหลาดที่สร้าง kaons เหล่านี้นักทฤษฎีต้องเดาว่ามีควาร์กคู่ใหม่ซึ่งพวกเขาขนานนามด้านบนและล่าง ควาร์กใหม่เหล่านี้มีมากหนักกว่าอีกสี่เท่า (มิฉะนั้นเราจะได้เห็นพวกเขาในตอนนี้)
เมื่อควาร์กหมายเลข 5 (ด้านล่าง) เข้าร่วมคลับของอนุภาคที่เป็นที่รู้จักและวัดในปี 1977 การแข่งขันจะค้นหาหนึ่งในหกและสุดท้าย (บนสุด) แต่ปัญหาคือไม่มีใครรู้ว่ามันใหญ่แค่ไหนนั่นหมายความว่าเราไม่รู้ว่าเราต้องเร่งเครื่องเร่งอนุภาคก่อนที่เราจะโผล่ออกมาได้อย่างไร ทุก ๆ ปีกลุ่มต่างๆทั่วโลกยกระดับเกียร์ของพวกเขาและทุก ๆ ปีพวกมันจะสั้นลงเรื่อย ๆ ผลักดันมวลของอนุภาคในเวลานั้นขึ้นไปข้างบน
จนกระทั่งเมื่อเดือนกุมภาพันธ์ 2538 นักวิจัยที่ Fermilab อาจได้รับสิทธิ์ในการค้นพบสุดยอดควาร์กด้วยมวลที่ตวัดตาชั่งหนักกว่าโปรตอนเกือบ 200 เท่า ถูกต้อง: ในขณะที่ควาร์กขึ้นและลงแทบจะไม่ทำงานใด ๆ ในการสร้างโปรตอนโปรตอน แต่ควาร์กชั้นนำสามารถรวมตัวอะตอมทั้งหมดได้อย่างง่ายดาย
เข้าสู่ฮิกส์
ควาร์กชั้นนำนั้นหนักกว่าควาร์กถึง 100 ล้านล้านเท่า เยี่ยมมาก แต่ทำไม เหตุใดควาร์กจึงมีช่วงมวลมหาศาลเช่นนี้
นี่คือที่ที่ Higgs boson เข้ามา Higgs boson นั้นเชื่อมโยงกับเขตข้อมูล (เขตข้อมูล Higgs ชนิดของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า) ที่แทรกซึมเข้าไปในอวกาศทุกเวลาเหมือนกาวที่มองไม่เห็นซึ่งเติมเต็มจักรวาล อนุภาคพื้นฐานอื่น ๆ เช่นอิเล็กตรอนและนิวตริโนและควาร์กต้องว่ายผ่านสนามนี้เพื่อไปจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่ง ความจริงที่ว่าอนุภาคมูลฐานไม่สามารถเพิกเฉยกับสนามฮิกส์ได้คือเหตุผลที่พวกเขามีมวล
เบาะแสอาแล้ว ถ้าฮิกส์เชื่อมต่อกับแนวคิดเรื่องมวลอย่างมากและควาร์กด้านบนอยู่ไกลจากควาร์ที่หนักที่สุดดังนั้นฮิกส์โบซอนและควาร์กอันดับสูงสุด ดีที่สุด ของเพื่อน
ในช่วงหลายปีที่ผ่านมาควอร์ตชั้นนำกลายเป็นประตูสู่การทำความเข้าใจฮิกส์และหวังว่าด้วยการศึกษาฮิกส์เพิ่มเติมเราสามารถรับมุมมองเกี่ยวกับมวลควาร์กขนาดใหญ่ที่ลึกลับ
Paul M. Sutter เป็นนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่ มหาวิทยาลัยแห่งรัฐโอไฮโอโฮสต์ของ ถามนักบินอวกาศ และ วิทยุอวกาศและผู้เขียนของ สถานที่ของคุณในจักรวาล.
