Kvarkenes navn

Døping av kvarkene...

...begynte i 1964 da Murray Gell-Mann og George Zweig foreslo at de hundrevis av partikler man kjente til da, kunne forklares som kombinasjoner av bare tre fundamentale partikler. Gell-Mann valgte navnet "kvarker," (på engelsk "quarks" (uttales "kwårks")) på disse tre partiklene, et tulle-ord brukt av James Joyce i romanen Finnegan's Wake:

"Three quarks for Muster Mark!"

For å få regnestykkene til å gå opp, måtte kvarkene ha elektriske ladninger som var mindre enn proton- og elektron-ladningen, nemlig 2/3 og -1/3 i enheter av protonladningen. Slike ladninger hadde aldri vært sett. Kvarker blir aldri direkte observert. Derfor så mange i begynnelsen på dem som rene matematiske hjelpemidler som ikke eksisterte "i virkeligheten". Men etter hvert har fysikerne gjennom eksperimenter blitt overbevist om at ikke bare eksisterer kvarkene, men det er faktisk seks av dem, ikke tre.

Hvordan fikk kvarkene de merkelige navnene sine?

Det fins seks typer kvarker. (Slike kvarktyper kalles ofte "flavours" (smaker) på engelsk.) De to letteste kalles opp og ned .

Den tredje kvarken kalles sær . Dette navnet fikk den fordi den første partikkelen man fant som inneholdt en slik kvark, K-partikkelen, hadde så merkelig lang levetid at man syntes den oppførte seg sært.

Den fjerde kvarktypen, sjarm-kvarken , fikk navnet sitt ved et tilfeldig innfall. Den ble oppdaget omtrent samtidig ved "Stanford Linear Accelerator Center" (SLAC) og "Brookhaven National Laboratory" i 1974.

Den femte og sjette kvarken ble av og til kalt "sannhet" og "skjønnhet" tidligere, men kalles nå for "topp" og "bunn".

Bunn-kvarken ble først oppdaget ved Fermi National Lab (Fermilab) i 1977, i en sammensatt partikkel som kalles Upsilon ().
Topp-kvarken ble oppdaget sist, også ved Fermilab, i 1995. Den er den tyngste kvarken. Den hadde vært forutsagt lenge, men hadde altså ikke tidligere vært observert.

Toppkvarken

Den 2. mars 1995 annonserte Fermilab oppdagelsen av toppkvarken, den siste av de forutsagte kvarkene. Letingen begynte i 1977 da fysikere fant den femte kvarken, bunn-kvarken, ved Fermilab. Det tok så lang tid fordi toppkvarken var mye tyngre enn man opprinnelig forestilte seg, så det trengtes en kraftigere akselerator for å skape den.

Selv om toppkvarken går over til andre partikler så fort at den ikke etterlater noe spor som kan observeres, kan sporene etter de partiklene toppkvarken blir til studeres, og de avslører toppkvarkens eksistens. Vi kaller det en en toppkvark-"signatur". Toppkvarken kan bli til andre partikler (vi sier ofte at den "henfaller") på mer enn en måte. Siden det bare dannes en toppkvark etter flere milliarder kollisjoner, var det nødvendig å studere resultatet av flere tusen milliarder kollisjoner.

Fysikerne forstår fortsatt ikke hvorfor toppkvarken er så tung. Den er 40 ganger tyngre enn den nest tyngste kvarken, og omtrent 35000 ganger tyngre enn opp- og ned-kvarkene som bygger opp det meste av det stoffet vi ser rundt oss. I virkeligheten har vi slett ikke svaret på hvorfor de forskjellige partiklene har de massene de har.

Toppkvark-signatur

 

I Fermilab-akseleratoren kolliderte protoner med antiprotoner inne i en detektor som tok vare på sporene etter de forskjellige kollisjonsproduktene. Noen få hundre kollisjoner blant hundrevis av milliarder ga fysikerne beskjed om toppkvarkens eksistens.

Den observerte hendelsen i seg selv ser ut til å være en forvirrende samling av spor etter forskjellige partikler. En regnemaskin analyserte denne hendelsen og viste samlinger av mesoner og et positron, og den antok et nøytrino. Ved å se på dette, kunne fysikere trekke den slutning at en toppkvark henfalt til en W-partikkel og en b-kvark, selv om disse henfalt til andre paretikler før man kunne observere dem.

 

Publisert 7. mars 2011 09:56 - Sist endret 2. mars 2012 14:50