Quantenchromodynamik

Diskussion

unorganisierte Notizen

Quarks sind die Materieteilchen. Gluonen sind die Kraftteilchen. Es gibt 6 bekannte Quarks mit phantasievollen Namen. Die Namen haben keinen Bezug zu den Eigenschaften der Partikel.

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charme seltsam

oben unten

Quarks und Gluonen existieren nur in Gruppen (im „niedrigen“ Temperaturbereich unter 1012 K).

• meson: Quark-Antiquark-Paar (qq)
• Hadron: Quark-Triplett (qqq)
• Tetraquark: zwei Quarks – zwei Antiquarks (qqqq) oder ein „Mesonenmolekül“ (qqqq)

Gewöhnliche Materie besteht aus Up- und Down-Quarks.

• proton: oben oben unten
• Neutron: oben unten unten

QCD Persönlichkeiten

• Murray Gell-Mann (1929-2019) USA
• George Zweig (1937-0000) Russland–USA
• Oscar Greenberg ( 1932-0000) USA
• Yoichiro Nambu (1921-2015) Japan
• Moo-Young Han (1934-2016) Korea–USA
• Yuval Ne’eman (1925-2006) Israel

Streuung im Rutherford-Stil experimente zeigten eine dreiteilige Struktur für das Proton.

George Zweig

Sowohl Mesonen als auch Baryonen sind aus einem Satz von drei fundamentalen Teilchen aufgebaut, die Aces genannt werden. Die Asse zerfallen in ein Isospin-Dublett und ein Singulett. Jedes Ass trägt die Baryonennummer ⅓ und ist fraktioniert geladen.

Georg Zweig, 1964

Murray Gell-Mann

Ein einfacheres und eleganteres Schema kann konstruiert werden, wenn wir nicht ganzzahlige Werte für die Ladungen zulassen. Wir können ganz auf das Grundbaryon b verzichten, wenn wir dem Triplett t folgende Eigenschaften zuweisen: Spin ½, z = −⅓ und Baryonenzahl ⅓. Wir bezeichnen dann die Mitglieder U⅔, d−⅓ und s−⅓ des Tripletts als „Quarks“ q und die Mitglieder des Anti-Tripletts als Anti-Quarks q. Baryonen können jetzt aus Quarks konstruiert werden, indem die Kombinationen (qqq), (qqqqq) usw. verwendet werden., während Mesonen aus (qq), (qqqq) usw. bestehen.

Murray Gell-Mann, 1964

Murray Gell-Mann

Als ich 1963 den Grundbestandteilen des Nukleons den Namen „Quark“ zuordnete, hatte ich zuerst den Klang ohne die Schreibweise, die „k“ hätte sein können.“ Dann, in einer meiner gelegentlichen Durchsicht von Finnegans Wake, von James Joyce, stieß ich auf das Wort „Quark“ in der Phrase „Drei Quarks für Muster“.“ Da „Quark“ (was zum einen den Schrei einer Möwe bedeutet) eindeutig mit „Mark“ sowie „Rinde“ und anderen solchen Wörtern reimen sollte, musste ich eine Ausrede finden, um es als „k“ auszusprechen.“ Aber das Buch repräsentiert die Träume eines Zöllners namens Humphrey Chimpden Earwicker. Wörter im Text werden normalerweise aus mehreren Quellen gleichzeitig gezogen, wie die „Portmanteau-Wörter“ in Through the Looking Glass. Von Zeit zu Zeit kommen im Buch Sätze vor, die teilweise durch Aufrufe zu Getränken an der Bar bestimmt werden. Ich argumentierte daher, dass vielleicht eine der mehreren Quellen des Schreies „Drei Quarks für Muster Mark“ „Drei Quarts für Mister Mark“ sein könnte, in welchem Fall die Aussprache „kwork“ nicht völlig ungerechtfertigt wäre. In jedem Fall passte die Zahl drei perfekt zu der Art und Weise, wie Quarks in der Natur vorkommen.

Murray Gell-Mann, 1994 (bezahlter Link)

James Joyce. Finnegans Wake. Buch 2, Folge 4, Seite 383

Drei Quarks für Muster Mark!
Sicher, er hat nicht viel von einer Rinde
Und sicher, dass er es hat, ist alles daneben.
Aber O, Wreneagle Allmächtiger, wäre es nicht ein Himmel von einer Lerche
Zu sehen, dass alte Bussard keuchend über für uns Hemd in der Dunkelheit
Und er Jagd Runde für uns gesprenkelt Hosen um von Palmerstown Park?

Hohohoho, moulty Mark!
Du bist der krasseste alte Hahn, der jemals aus einer Arche Noah gefloppt ist
Und du denkst, du bist cock of the wark.
Hühner, auf! Tristy ist der spritzige junge Funke
Das wird sie treten und heiraten und betteln und rot machen
Ohne jemals den Schwanz einer Feder zu zwinkern
Und so wird dieser Kerl sein Geld verdienen und markieren!

Overhoved, schrillgleescreaming. Dieses Lied sang seaswans. Die geflügelten. Seahawk, Möwe, Brachvogel und Regenpfeifer, Turmfalke und Auerhahn. Alle Vögel des Meeres trollten sie heraus rightbold, als sie den großen Kuss von Trustan mit Usolde klatschten.

James Joyce, 1939

Zeitleiste

1. James Chadwick und E.S. Bieler schlussfolgern, dass eine starke Kraft den Kern zusammenhält.
2. Condon, Gamow, Gurney, alpha emission is due to quantum tunnelling
3. Hideki Yukawa kombiniert Relativitätstheorie und Quantentheorie, um nukleare Wechselwirkungen durch einen Austausch neuer Teilchen (Mesonen, „Pionen“ genannt) zwischen Protonen und Neutronen zu beschreiben. Aus der Größe des Kerns schließt Yukawa, dass die Masse der vermuteten Teilchen (Mesonen) etwa 200 Elektronenmassen beträgt. Dies ist der Beginn der Mesonentheorie der Kernkräfte. (1933-1934)
4. Hideki Yukawa stellt eine Theorie starker Wechselwirkungen vor und sagt Mesonen voraus
5. Seth Neddermeyer, Carl Anderson, J.C. Street und E.C. Stevenson entdecken Myonen mittels Wolkenkammermessungen der kosmischen Strahlung
6. In der kosmischen Strahlung wird ein Teilchen mit 200 Elektronenmassen entdeckt. Während die Physiker zunächst dachten, es sei Yukawas Pion, wurde später entdeckt, dass es sich um ein Myon handelt.
7. Physiker erkennen, dass das kosmische Strahlenteilchen, das als Yukawas Meson angesehen wird, stattdessen ein „Myon“ ist, das erste Teilchen der zweiten Generation von Materieteilchen, das gefunden wurde. Diese Entdeckung war völlig unerwartet – I.I. Rabi kommentiert: „Wer hat das bestellt?“ Der Begriff „Lepton“ wird eingeführt, um Objekte zu beschreiben, die nicht zu stark interagieren (Elektronen und Myonen sind beide Leptonen).
8. Cecil Powell, C.M.G. Lattes und G.P.S. Occhialini entdecken das Pi-Meson, indem sie Spuren kosmischer Strahlung untersuchen
9. Ein Meson, das stark interagiert, findet sich in kosmischen Strahlen und ist entschlossen, das Pion zu sein.
10. Enrico Fermi und C.N. Yang schlagen vor, dass ein Pion eine zusammengesetzte Struktur eines Nukleons und eines Anti-Nukleons ist. Diese Idee von Verbundpartikeln ist ziemlich radikal.
11. Entdeckung von K+ durch seinen Zerfall.
12. Das neutrale Pion wird entdeckt.
13. Zwei neue Arten von Teilchen werden in der kosmischen Strahlung entdeckt. Sie werden entdeckt, indem man eine V-ähnliche Spur betrachtet und das elektrisch neutrale Objekt rekonstruiert, das zerfallen sein muss, um die beiden geladenen Objekte zu erzeugen, die die Spuren verlassen haben. Die Partikel wurden lambda0 und K0 genannt.
14. Martin Deutsch entdeckt Positronium
15. Entdeckung eines Teilchens namens Delta: Es gab vier ähnliche Teilchen (∆++, ∆+, ∆0, und ∆−.)
16. Der Beginn einer „Partikelexplosion“ — eine wahre Proliferation von Partikeln.
17. Die Streuung von Elektronen aus Kernen zeigt eine Ladungsdichteverteilung innerhalb von Protonen und sogar Neutronen. Die Beschreibung dieser elektromagnetischen Struktur von Protonen und Neutronen deutet auf eine Art innere Struktur dieser Objekte hin, obwohl sie immer noch als fundamentale Teilchen angesehen werden.
18. Das Konzept der Fremdheit wird von Gell-Mann und Nishijima eingeführt, um zu erklären, warum einige exotische Teilchen zu langsam zu zerfallen schienen. (Sie zerfallen über die schwache Wechselwirkung, die im nächsten Abschnitt dieses Buches beschrieben wird.)
19. C.N. Yang und Robert Mills entwickeln eine neue Klasse von Theorien, die „Gauge-Theorien“ genannt werden.“ Obwohl diese Art von Theorie damals noch nicht realisiert wurde, bildet sie heute die Grundlage des Standardmodells.
20. Murray Gell-Mann und Yuval Ne’eman entdecken die achtfachen Wegmuster – SU(3) Gruppe. Jeffery Goldstone betrachtet das Brechen der globalen Phasensymmetrie. Mit zunehmender Anzahl bekannter Teilchen hilft ein mathematisches Klassifizierungsschema zur Organisation der Teilchen (die Gruppe SU (3)) Physikern, Muster von Teilchentypen zu erkennen.
21. Die ersten drei Quarks werden von Gell-Mann und Zweig vorgeschlagen (up, down und strange). Der Begriff der Farbladung wird von Greenberg vorgeschlagen. Eine vierfache Quantenzahl namens „Charm“ wurde von Bjorken und Glashow vorgeschlagen, um die „Fremdheit“ des seltsamen Quarks auszugleichen.
22. Nambu und und Han beschreiben die SU(3)-Symmetrie für Quarks. Es wurde später Farbsymmetrie genannt.
23. Richard Taylor, Jerome Friedman und Henry Kendall benutzten den linearen Elektronenbeschleuniger der Stanford University, um diesen Fuzzball zu untersuchen, indem sie Elektronen auf Protonen schossen. Einige der Elektronen zerstreuten sich ziemlich stark und zeigten, dass das Proton nicht einfach ein einheitlicher Materieschmierstoff war. Später in diesem Jahr schlug die theoretische Analyse von James Bjorken vor, dass diese Streuung aus punktartigen Bestandteilen innerhalb des Protons resultieren könnte.
24. Hochenergetische inelastische EP-Streuung bei 6 ° und 10 ° & Beobachtetes Verhalten der hochinelastischen Elektron-Proton-Streuung
25. Sheldon Glashow, John Iliopoulos und Luciano Maiani schlagen das Charm-Quark vor
26. Burton Richter und Samuel Ting entdecken das psi-Meson, das die Existenz des Charm-Quarks impliziert. Beweise für ein viertes Quark wurden im November 1974 gefunden. Zwei Experimente (eines am BNL, das andere am SLAC) kündigten gleichzeitig die Entdeckung eines Mesons mit einer Masse von etwa 3,1 GeV / c2 an. Von BNL als J-Meson und von SLAC als ψ-Meson bezeichnet, wurde später festgestellt, dass es sich um eine Kombination aus Charm- und Anticharm-Quarks handelt. Da keine der beiden Gruppen bei der Entdeckung Vorrang hatte, heißt das Meson jetzt J / ψ. Wie viele Teilchen, die im 20.Jahrhundert entdeckt wurden, erhielt es auch einen skurrilen Namen, Charmonium.
27. Die Namen top und bottom wurden von Haim Harari eingeführt, um den Namen der ersten Generation von Quarks (up und down) zu entsprechen.
28. Unerwartete Entdeckung des unteren Quarks. Das untere Quark wurde 1977 vom Fermilab E288-Experimentteam unter der Leitung von Leon M. entdeckt. Lederman, wenn Kollisionen produziert bottomonium.
29. Masse des Top-Quarks endgültig bestimmt. Das Top-Quark ist massereicher als viele Atome und so instabil, dass es nicht lange genug lebt, um sich mit anderen Quarks zu einem Hadron zu verbinden.

18 quarks + 18 Antiquarks

Alle 36 Quarks in einer Tabelle

	erste generation	zweite generation	dritte generation
nach oben Familie	rot nach oben	roter Charme	rote Spitze	Quarks
	blau bis	blau charme	blau top
	grün up	grün charme	grün top
unten familie	rot unten	rot unten	rot unten
	blau unten	blau unten	blau unten
	grün unten	grün unten	grün unten
aufwärts Familie	antirot antiup	antirot anticharm	antirot antitop	anti Quarks
	antiblue antiup	antiblue anticharm	antiblue antitop
	antigreen antiup	antigreen anticharm	antigreen antitop
unten familie	antirot antidown	antirot antistrange	antirot antibottom
	antiblue antidown	antiblue antistrange	antiblue antiboden
	antigrün antidown	antigrün antistrange	antigrün antibottom

8 gluonen

Alle 8 Gluonen in einer Tabelle

	die Gluonen
rb + br √2	− i (rb – br) √2	rr – bb √2
rg + gr √2	− i (rg – gr) √2
bg + gb √2	− i (bg – gb) √2	rr + bb – 2gg √6

Oder sollte es so geschrieben werden?

Alle 8 Gluonen in einer Tabelle

die Gluonen
rb + br √2	− i (rb – br) √2
rg + gr √2	− i (rg – gr) √2
bg + gb √2	− i (bg – gb) √2
rr − bb √2	rr + bb – 2gg √6

Gell-Mann-Matrizen. Quarks gehen durch Spalten. Antiquarks nach Zeilen. Die Farbsequenz scheint aus irgendeinem Grund rot-Blau-grün anstelle von Rot-Grün-Blau zu sein.