Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

12 frågor/svar hittade

Partiklar [20647]

Fråga:
Hej! Som jag förstått det kommer den allra största delen av en protons massa från energin som håller ihop partikeln och inte från någon "materia". Energin har massa. Hur stor del av protonen består av energi och hur stor är "resten" och vad består den av? Är mängden energi som ger massa likadan i andra partiklar, t ex en meson, elektron, neutrino etc?
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Detta är en besvärlig fråga eftersom fria kvarkar inte existerar och kan därför inte tilldelas någon massa. Vi har behandlat problemet i fråga 20591 . Det diskuteras även i länk 1.

Om vi i stället tittar på en atomkärna som ju är sammansatt av nukleoner (neutroner och protoner). Om vi sätter samman en atomkärna med N neutroner och Z protoner, så finner vi att den sammansatta kärnan har mindre massa än de fria beståndsdelarna. Massan (energin) som fattas har strålat bort när kärnan sattes samman. Man kan se det så att den attraktiva bindningen i atomkärnan skapar en negativ potential som stänger inne nukleonerna i kärnan.

Vad gäller kvarkarnas massor så ser man i nedanstående figur (från länk 1) att protonen har mycket större massa än summan av de ingående kvarkarna. Dessutom är kvarkmassorna modellberoende, så värdena kan variera, se länk 1,2, Quark#Mass och Proton#Quarks_and_the_mass_of_a_proton .

Mesoner är sammansatta av en kvark och en antikvark, så förhållandet är samma som för protonen att en stor del av massan kommer från kvark/antikvark par och gluonerna.

Vad gäller elektronen och neutrinen så är de elementarpartiklar (ej uppbyggda av andra partiklar, så de får sin massa direkt av higgsmekanismen, se fråga 20015 .



/Peter E

Nyckelord: kvark [12]; bindningsenergi [21];

1 https://physics.stackexchange.com/questions/185149/where-does-the-majority-of-the-mass-of-the-usual-matter-come-from
2 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Particles/quark.html#c1

*

Partiklar [20591]

Fråga:
Om kvarkarna i en proton väger 12 MeV, hur kan protonen väga 938 MeV?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Kvarkarna som hålls ihop av gluoner påstås vara masslösa, hur kan de då komma sig att en proton väger 938 MeV medan men totala massan av kvarkarna den består av endast väger 12 MeV?
/Emil A, Rudbeck, Örebro

Svar:
Ja, det kan tyckas konstigt. Problemet är att protonen inte bara består av tre kvarkar. Den innehåller (se nedanstående figur från länk 1) även massor av gluoner. Gluonerna har färger, så de kan växelverka med varandra och bilda virtuella kvark-antikvark par. I figuren är de ensamma blå bollarna (markerade) de tre kvarkarna. Övriga bollar är kvark-antikvark par, och spiralerna är gluoner. I själva verket kommer huvuddelen av protonens massa från gluonerna och de virtuella kvark-antikvark paren.

Detta är liknande fenomentet i QED (se nedan) att vakuum har en energi som kommer från virtuella elektron-positron par, se fråga 11001 och Vacuum_energy .

Se även Proton#Quarks_and_the_mass_of_a_proton .

Kvantteorin för den elektromagnetiska växelverkan är QED och motsvarande teori för färgkraften (stark växelverkan) är QCD. Här är lite av vad Wikipedia säger om dessa:

QED
Kvantelektrodynamik (QED efter engelska Quantum electrodynamics) är en fysikalisk teori grundad på kvantfysik och elektrodynamik som kan sägas vara en tillämpning av kvantfältteori på elektromagnetiska fält.

Under 1940-talet hade Feynman, Schwinger och Tomonaga var för sig lyckats visa att elektromagnetismen kunde skrivas som en fullgod kvantteori. Problemet var att enligt den relativistiska kvantmekaniken kan partiklar skapas om man har tillräckligt med energi. Detta betyder att då man sprider en elektron mot en annan elektron kan man skapa t.ex. ett extra elektron-positronpar. Har man inte tillräckligt med energi kan man ändå skapa dem virtuellt, eftersom Heisenbergs osäkerhetsprincip säger att så länge detta par lever tillräcklig kort tid kan det skapas. Detta betyder att man måste behandla teorin som en mångpartikelteori, en kvantfältteori, där man kan skapa ett godtyckligt antal partiklar så länge detta inte strider mot osäkerhetsprincipen. (Kvantelektrodynamik )

QCD
Kvantkromodynamik eller QCD (från eng. quantum chromodynamics) är inom partikelfysiken den teoretiska beskrivningen av stark växelverkan. Den starka kraften binder samman kvarkar till protoner, neutroner och andra hadroner och den håller också samman atomkärnorna som dessa protoner och neutroner bygger upp. Kvantkromodynamiken är en kvantfältteori som på den fundamentala nivån beskriver hur kvarkar växelverkar genom att byta ut masslösa partiklar med spinn 1 som kallas gluoner. (Kvantkromodynamik )

Se även fråga 20647 .



/Peter E

Nyckelord: vakuum [7]; kvark [12]; gluoner [6];

1 http://cosmologyscience.com/cosblog/three-quarks-dont-add-up-to-one-proton-not-even-close/

*

Partiklar [19254]

Fråga:
Vad händer när en proton och en antiproton annihileras?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
1. En elektron och dess antipartikel, positron, förintas om de träffar på varandra. Det lär gälla även en proton och dess antipartikel, antiprotonen. Men hur kan då kvarkar och antikvarkar hålla sams? Mesoner sönderfaller men de annihilerar inte.

2.Skulle en "deuteriumkärna" kunna bestå av en proton och en antineutron? De är ju inte varandras antipartiklar.
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Hej Thomas!

1 Protonen och antiprotonen är ju sammansatta av kvarkar resp. antikvarkar. Till skillnad från elektron/positron så annihileras inte hela partikeln utan bara ett kvark-antikvark par, se figuren nedan från länk 2. Se även fråga 15922 .

Från Annihilation#Proton-antiproton_annihilation :

When a proton encounters its antiparticle (and more generally, if any species of baryon encounters any species of antibaryon), the reaction is not as simple as electron-positron annihilation. Unlike an electron, a proton is a composite particle consisting of three "valence quarks" and an indeterminate number of "sea quarks" bound by gluons. Thus, when a proton encounters an antiproton, one of its constituent valence quarks may annihilate with an antiquark, while the remaining quarks and antiquarks will undergo rearrangement into a number of mesons (mostly pions and kaons), which will fly away from the annihilation point. The newly created mesons are unstable, and will decay in a series of reactions that ultimately produce nothing but gamma rays, electrons, positrons, and neutrinos. This type of reaction will occur between any baryon (particle consisting of three quarks) and any antibaryon (consisting of three antiquarks). Antiprotons can and do annihilate with neutrons, and likewise antineutrons can annihilate with protons.

2 Som synes ovan är svaret nej. En proton och en antineutron annihileras på samma sätt som proton/antiproton.



/Peter E

Nyckelord: annihilation [14]; antimateria [16]; kvark [12];

*

Partiklar [19172]

Fråga:
Vilka partiklar är stabila?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! Vilka partiklar är stabila? Elektronen är det och protonen. Men anses kvarkar stabila? En nerkvark övergår i uppkvark när en neutron sönderfaller, så nerkvarken är väl inte stabil? Och är neutriner stabila, eller anses de sönderfalla? (De är ju rätt energirika, så de borde kunna sönderfalla.)
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Nedanstående bild visar alla elementarpartiklar enligt standardmodellen. Partiklarna är vertikalt ordnade efter vilomassa.

För att en partikel skall sönderfalla måste ett antal villkor (baserade på bevaringslagar) uppfyllas:

1 Sluttillståndet måste innehålla minst två partiklar
2 Partiklarna i sluttillståndet måste ha en sammanlagd vilomassa som är mindre än den sönderfallande partikelns massa (bevarande av energin)
3 Totala laddningen måste bevaras
4 Antalet fermioner (partiklar med halvtaligt spinn) kan bara ändras med ett jämnt antal (bevarande av rörelsemängdsmoment)
5 Antalet kvarkar bevaras (bevarande av baryontal)

De partiklar som uppfyller dessa villkor är

1 masslösa kraftförmedlarpartiklar: foton och gluon
2 elektron
3 proton
4 neutrino

Listan kräver några kommentarer:

Protonen är ingen elementarpartikel eftersom den består av tre kvarkar. Kvarkar kan emellertid inte förekomma isolerade, varför protonen kan betraktas som elementarpartikel. Protonens stabilitet implicerar då att den lättaste kvarkarna (upp och ner) är stabila i protonkonfigurationen (upp, upp, ner). Neutronen (upp, ner, ner) är emellertid inte stabil om den är isolerad. Den b-sönderfaller till en proton, se fråga 17998 . Tillsammans med rätt antal protoner kan neutronen emellertid vara stabil i en atomkärna.

Lägg även märke till att de två lättaste kvarkarna har mycket mindre massa än protoner och neutroner med massan c:a 1 GeV. Nukleonerna består alltså av mycket mer än tre kvarkar, den största delen av massan kommer från gluoner (Quark#Mass ).

Neutrinon är alltså i princip stabil, men den oscillerar mellan olika aromer (elektron, myon, tau), se Neutrino_oscillation .

Se även Particle_decay

Bilden nedan är från http://profmattstrassler.files.wordpress.com/2011/08/sm_masses2.png



/Peter E

Nyckelord: standardmodellen [23]; kvark [12]; neutrino [16];

1 http://profmattstrassler.com/articles-and-posts/particle-physics-basics/why-do-particles-decay/most-particles-decay-why/
2 http://profmattstrassler.com/articles-and-posts/particle-physics-basics/why-do-particles-decay/most-particles-decay-yet-some-dont/

*

Partiklar [17502]

Fråga:
Antimateria på CERN
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! I CERN har det producerats antimateria, enligt tidningsrapporter. Har antimateriepartiklarna samma kvanttal som vanlig materia? Följer antimaterian Paulipricipen? Hur skiljer/påvisar man en neutron från en antineutron, de är ju båda oladdade?
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Thomas! Det nya är att man lyckats "klä på" antiprotoner med positroner och alltså lyckats framställa ett litet antal (38) anti-väteatomer. Det innebär att man kan studera övergångar i anti-väte och jämföra dem med väte. Standardmodellen säger att egenskaperna skall vara exakt desamma med undantag för laddningen. Antipartiklar följer Pauliprincipen mot andra identiska antipartiklar, mot motsvarande partiklar saknar Pauliprincipen mening.

Man alltså lyckats framställa en liten mängd oladdad antimateria. Än så länge inte tillräckligt för att scenariot i Dan Browns bok (och filmen) Änglar och demoner skall bli verklighet!

Neutronen har t.ex. ett magnetiskt moment. Anti-neutronen har det motsatta eftersom kvarkarna har annan laddning. Neutronen har kvarksammansättningen ddu (laddning -1/3,-1/3,+2/3). Antineutronen har sammansättningen dantidantiuanti (laddning +1/3,+1/3,-2/3).

Se vidare "over the top" artikeln länk 1 och den mer sansade pressreleasen länk 2.
/Peter E

Nyckelord: standardmodellen [23]; antimateria [16]; kvark [12];

1 http://www.theregister.co.uk/2010/11/18/cern_antimatter_bomb/
2 http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2010/PR22.10E.html

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [15922]

Fråga:
Materia och antimateria trivs ju inte ihop utan annihileras till strålning. Mesoner består av en kvark och en antikvark. Men kan de då alls existera?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! Materia och antimateria trivs ju inte ihop utan annihileras till strålning. Mesoner består av en kvark och en antikvark. Men kan de då alls existera? Eller är anti i antikvarkar av annan innebörd än anti i antimateria? Annihilerar även elektronneutriner och deras antineutriner?
/Thomas Å, Arlandagymnasiet, Märsta

Svar:
Ja det kan tyckas konstigt att antipartiklar inte annihilerar varandra, men det finns andra saker som måste bevaras, t.ex. laddning. Låt oss titta på den först upptäckta mesonen, p-mesonen eller pionen.

Den neutrala pionen består som synes i nedanstående figur av en up-kvark och en anti-up-kvark eller en ner-kvark och en anti-ner kvark (i själva verket är pionen en kombination av dessa). Dessa kan utan problem annihilera precis som en elektron och en positron. Kvar blir bara två fotoner med hög energi. Eftersom det är en elektromagnetisk process går den mycket snabbt - medellivslängden för p0 är 10-16 sekunder.

De laddade pionerna är kombinationer av en kvark och en anti-kvark av en annan typ. Den negativa pionen består av en ner-kvark och en anti-upp-kvark. Denna kombination kan inte annihilera eftersom kvark och anti-kvark är av olika typ. Dessutom kan det inte bli bara strålning kvar eftersom laddningen måste bevaras. Den negativa pionen måste därför sönderfalla med den svaga växelverkan via den intermediära bosonen W-. Detta tar mycket längre tid, och jämfört med p0 är p- "nästan stabil" med en livslängd på 10-8 sekunder. Se vidare Pion .

Såvitt jag förstår kan elektronneutriner annihilera med anti-elektronneutriner men sannolikheten att de skall växelverka är mycket liten.



/Peter E

Se även fråga 1424

Nyckelord: annihilation [14]; antimateria [16]; kvark [12];

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [13796]

Fråga:
Hur många olika sorters neutriner finns det?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej igen, här är några funderingar som jag fick när jag skrev ett skolarbete i fysiken.

1. Som jag har fattat det så består t.ex. en proton av 3 kvarkar (2 uppkvarkar och 1 nedkvark) men jag har märkt att man säger att den också består av 5% antikvarkar. vad menar man med det, en kvark kan väl inte vara delad på något sätt?

2. Jag läste också att man letar efter Neutriner men är man inte redan säker på att det finns en neutrin i varje partikel familj (1=elektronneutrinon, 2=myonneutrinon och 3=tauneutrinon). Så letar man efter nya neutriner eller vill man bara hitta mer av de som redan är upptäckta för expriment?
/Karl J, Hjärteskolan, Trosa

Svar:
1. Kvarkarna rör sig inne i nukleonerna med mycket höga energier. När de kolliderar bildas kortlivade kvark/antikvark-par. Så man kan alltså säga att nukleonerna till en del består av antikvarkar. Om man säger att de till 5% består av antikvarkar så menar man att under 5% av tiden består nukleonen av tre kvarkar plus ett kvark-antikvark par.

2. Jag vet inte om man kan säga att man letar nya neutrinotyper men däremot neutriner från olika källor. Enligt standardmodellen och mycket detaljerade mätningar av vidden hos Z-partikeln från CERN är det ganska klart att det finns tre typer av neutriner. Figuren nedan visar mätresultatet. Det är klart att 2 och 4 typer av neutriner är inkonsistent med data.

Vad man också är ute efter är att bekräfta att neutrinerna har en vilomassa som är skild från noll. I så fall skulle man kunna få s.k. neutrino-oscillationer, dvs att en neutrino av en typ kan förvandlas till en annan typ. Se vidare Neutrino_oscillation .

Se vidare Standardmodellen och Standard_Model .


Nyckelord: standardmodellen [23]; kvark [12];

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [12985]

Fråga:
Hej! Jag har en liten fråga här.. Vid betasönderfall omvandlas en neutron till en proton och en elektron, eller hur? Jag har läst att en neutron består av tre kvarkar, två down(-1/3) och en up(+2/3) som blir laddningen noll. Vid betasönderfallet omvandlas en down-kvark till en up, på så vis blir laddningen +1. Det jag inte förstår är att hur en neutron kan bli en proton OCH en elektron. Varför har neutronen laddningen 0 då, eftersom elektronen har laddningen -1 medan kvarkarna tillsammans är neutrala?
/Helene A, Parkskolan, Mönsterås

Svar:
I kvarkmodellen är neutronens sönderfall en ner-kvark som förvandlas till en upp-kvark och en W- boson:

d(du) --> u(du) + W- --> udu + e- + vanti

Observera att laddningen bevaras: -1/3 till vänster blir +2/3 och -1 till höger (om vi betraktar (du) som åskådare). W- bosonen sönderfaller mycket snabbt till en elektron + en antineutrino. På samma sätt kan man se b+-sönderfallet i kvarkmodellen:

u(du) --> d(du) + W+ --> ddu + e+ + v

Så du ser att slutresultatet blir samma som i den klassiska bilden av betasönderfallet.

Nyckelord: betasönderfall [14]; standardmodellen [23]; kvark [12];

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [12723]

Fråga:
Jag har kollat på dem länkarna, och jag hittade inte det svar jag var ute efter. Dessutom kan jag inte så bra engelska.

Jag vill veta hur stor en kvark är, (vilken volym den har alltså), vad den väger och om det finns olika typer av kvarkar?
/Christian G, Lidingö Folkhögskola, Stockholm

Svar:
Christian! Du ger dig inte, men det är bra ! Om du har problem med engelskan, så kanske det går bättre med norska - du missade nog att The Particle Adventure som jag länkade till i det förra svaret (fråga 12722) även finns i en norsk version. se länk 2 nedan.

Hur stora kvarkar är vet man inte, bara att de är mycket små. Göran Jarlskog som är professor här i Lund skriver i sin utmärkta artikel "En hel värld av nästan ingenting?" (länk 1) att "både elektronerna och kvarkarna har själva en helt försumbar storlek, säkerligen mycket mindre än den experimentella gränsen 10-18 meter."

Man tror att det finns 6 olika kvarkar, som man brukar kalla u (up), d (down), s (strange), c (charm), b (bottom) och t (top). De skiljer sig åt bl.a. genom sina vilomassor och elektriska laddning. Intressant är att kvarkarnas laddningar inte är heltal; så har t.ex u-kvarken laddningen +2e/3 (e är elementarladdningen). De absolut vanligaste kvarkarna är u och d; från dessa är protoner (uud) och neutroner (udd) uppbyggda.

Hur ligger det då till med kvarkars massa? Jarlskog skriver om protonen att de tre kvarkarnas (2 u och en d) sammanlagda vilomassa "bör vara mindre än 20 MeV/c2". (Inom partikelfysiken anger man ofta massa i enheten elektronvolt/c2, eller eV/c2. 1 MeV/c2 (M är prefixet mega) motsvarar då 1.8*10-30 kg.) Detta är mycket mindre än protonens vilomassa som är 938 MeV/c2. "Skillnaden är rörelseenergi som svarar för bindningen av kvarkarna genom utväxlandet av gluoner. Huvuddelen av protonmassan är alltså rörelse." Detsamma gäller för neutronen, som är något tyngre - ca 940 MeV/c2.

Bilden nedan är en kort sammanfattning av kvarkarnas egenskaper.

Fundera vidare: Neutronens vilomassa är större än protonens - vad säger det om vilken av u och d kvarkarna som är tyngst? Kvarkarnas laddningar är alltså fraktioner av enhetsladdningen e - är det unikt, eller känner vi till andra partiklar med samma egenskap?



/Margareta H/Peter E

Se även fråga 12722

Nyckelord: standardmodellen [23]; kvark [12];

1 http://www.hep.lu.se/staff/g.jarlskog//En_varld_av_nastan_ingenting.htm
2 http://www.fys.uio.no/epf/adventures/particleadventure_2.1/index.html

*

Partiklar [12722]

Fråga:
Kvarkar är ju den minsta beståndsdel som upptäckts. Hur mycket vet man om kvarkar? Är en kvark uppbyggd av någonting? Om inte? Vad består den av? Och vilken massa har en kvark? Vad väger en kvark och finns det olika typer av kvarkar beroende på olika former av atomer?
/Christian G, Lidingö Folkhögskola, Stockholm

Svar:
Christian! Jag hoppas att du var nöjd med svaret på din tidigare fråga om jordmassan, och ser med glädje att du nu vill tränga in på djupet av (kärn)materien!

Bra utgångspunkter för att finna svaren på dina frågor är dels att söka på "kvarkar" i vår frågelåda (använd dig gärna av den utmärkta sökfunktionen - se länk till "avancerad sökning" nedan), dels att utforska olika andra webbresurser som t.ex. The Particle Adventure (missa inte att titta på länken till "Particle Chart"), Hands on Cern och A New State of Matter (mest om kvark-gluon-plasma). Dessutom rekommenderar jag varmt Nationalencyklopedin .
/Margareta H

Nyckelord: standardmodellen [23]; kvark [12];

Avancerad sökning på 'kvarkar' i denna databas

*

Partiklar [4220]

Fråga:
Jag läste någonstans att forskare som hade byggt en ny partikelaccelerator för att bekräfta teorin om Big Bang skulle börja testa vilka urpartiklar som bildas redan för ett par månader sedan. Jag undrar om ni känner till något resultat om det.
/Marcus A

Svar:
Protonen består av tre kvarkar, men ingen har lyckats slå ut någon av dem. Det finns teoretiska förklaringar varför det inte går. Samma teorier gör en annan intressant förutsägelse. Klämmer vi ihop eller hettar vi upp en atomkärna tillräckligt, befrias kvarkarna i en viss mening, de är inte bundna till enskilda partiklar längre. Vi har fått ett nytt fastillstånd hos kärnmaterien, ett så kallat kvark-gluon plasma. Enligt Big Bang teorin var Universum i detta tillstånd i ett tidigt stadium.

Det man är ute efter, är att producera kvark-gluon plasma genom att låta tunga atomkärnor kollidera vid mycket höga energier. Flera sådana experiment är igång vid BNL, Brookhaven, Long Island, New York. Där kolliderar guldkärnor som accelererats till 99.95 % av ljushastigheten. Acceleratorn är ringformad och är 1 km i diameter. Det kan bildas femtusen partiklar i en sådan kollision. Det är genom att studera dessa partiklar, man hoppas kunna avgöra om ett kvark-gluon plasma bildats. Plasmat går inte att se direkt. Om det bildas, kan man räkna med att det sönderfaller till partiklar efter ungefär 0.000000000000000000001 s.

Ungefär år 2005 räknar man vara klar med en ännu större anläggning vid CERN, Geneve. Där kommer man kollidera blykärnor vid ytterligare 20 gånger högre energi.

Dessa experiment är inte något test av Big Bang-modellen, de är snarare test av teorierna för kvarkar och gluoner.
/KS

Nyckelord: kvark [12];

*

Partiklar [3931]

Fråga:
Har kvarkar verkligen färger?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej igen! Såg i min fysikbok att Kvarkar var avbildade i färger, blå, röd, grön. Har de verkligen dessa färger eller visas de bara så för att lättare kunna skilja på dem? Jag menar är inte kvarkar så pass mycket mindre än våglängderna för synligt ljus att de inte borde ha olika färger i våra ögon?..
/Oscar L, Vadsbogymnasiet, Mariestad

Svar:
Dina synpunkter är alldeles riktiga, kvarkarna har naturligtvis inga färger. Det är en annan egenskap som man betecknar med "färg", nämligen en sorts laddning.

Det finns två sorters vanlig (elektrisk) laddning, + och -. Olika laddningar attraheras, lika stöts bort. Om man lägger ihop en enhet positiv laddning och en enhet negativ laddning så blir resultatet ingen laddning alls, och ingen elektrisk kraftverkan med omgivningen. Eftersom den elektriska kraften är ganska stark, så drar ett laddat föremål till sig den motsatta laddningen. Detta är anledningen till att de flesta föremålen omkring oss är oladdade.

Kvarkar hålls samman av något som kallas den starka kraften eller färgkraften. Denna har den udda egenskapen att ha tre laddningar. Vad skall vi kalla dessa? Jo, vi är ju vana att addera grundfärgerna RGB till andra färger och vitt ljus. Så vi kallar helt enkelt kvark-laddningarna (hm, ett problem här är att kvarkarna har vanliga laddningar också, men låt oss bortse från det) rött, grönt och blått.

Partiklar (baryoner, mesoner) måste vara ofärgade eftersom färgkraften är så stark. Det kostar helt enkelt för mycket energi för att separera färgerna.

En proton består av tre kvarkar (bilden i mitten nedan), med färgerna blå, röd och grön. Blandar man lika mängder av dessa ljussorter, får man vitt ljus. En meson består av en kvark och en antikvark (bilden till vänster), som till exempel kan ha färgerna grön och antigrön, vilket blir ofärgat. Det finns alltså antifärger i detta sammanhang. De har ingen motsvarighet i vår vardagstillvaro. Anledningen till att alla partiklar måste vara färglösa är att en färgad partikel omedelbart drar åt sig färger för att kompensera sin färg.

Färgkraften har den märkliga egenskapen att den är mycket svag vid små avstånd och blir stark först när avståndet närmar sig 1 fm (storleken av en nukleon). Detta medför två saker:

1 Kvarkarna är i stort sett fria inne i en nukleon eller meson (asymptotisk frihet, Asymptotic_freedom ). Kraften mellan kvarkarna är alltså noll för avstånd som är mindre än c:a 1 fm, medan kraften blir mycket starkt attraktiv vid större avstånd.

2 Man kan inte observera fria kvarkar eftersom färgkraften på stora avstånd motsvarar så hög energi att det bildas mesoner som består av kvark-antikvark par, se nedanstående figur där R, G, och B symboliserar kvarkar.

nukleon
(R  G  B)
.
försök att ta loss den blå kvarken
R  G    (B  | antiB)  B
kvark/antikvark inom parantesen skapas
.
slutresultatet
(R  G  B)     (antiB  B)
 nukleon       meson     (båda färglösa)

Eftersom kraftförmedlarpartiklarna, gluonerna, har en färg och en annan anti-färg (se fråga 15154 nedan), innebär utbytet av gluoner att kvarkarna hela tiden skiftar färg.

Se vidare Strong_interaction , Quantum_chromodynamics , Quark och Gluon . Bilden är från Wikimedia Commons.



/KS/lpe

Nyckelord: standardmodellen [23]; färgkraften [8]; kvark [12]; gluoner [6];

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7203 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-11-19 11:33:22.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.