الكوارك العلوي

الكوارك العلوي أو الكوارك u (رمزه: u) هو أخف الكواركات ، وهو نوع من الجسيمات الأولية ، ومكون أساسي للمادة . يشكل، مع الكوارك السفلي ، النيوترونات (كوارك علوي واحد، وكواركان سفليان) والبروتونات (كواركان علويان، وكوارك سفلي واحد) في نواة الذرة . وهو جزء من الجيل الأول للمادة، وله شحنة كهربائية مقدارها +2/3 e وكتلة أساسية مقدارها 1000000 . 2.2 +0.5 −0.4 MeV/ c ²  . ^{[ 1 ]} مثل جميع الكواركات ، يُعد الكوارك العلوي فرميونًا أوليًا ذو لف مغزلي 1/2 ، ويخضع للتفاعلات الأساسية الأربعة : الجاذبية ، والكهرومغناطيسية ، والتفاعلات الضعيفة ، والتفاعلات القوية . الجسيم المضاد للكوارك العلوي هو الكوارك المضاد العلوي (يُسمى أحيانًا الكوارك المضاد العلوي أو ببساطة مضاد العلوي )، والذي يختلف عنه فقط في أن بعض خصائصه، مثل الشحنة، لها نفس المقدار ولكن بإشارة معاكسة .

افترض موراي جيل مان وجورج زويج وجود الكوارك العلوي (إلى جانب الكواركات السفلية والغريبة ) عام 1964 لتفسير نظام تصنيف الهادرونات ذي الطرق الثمانية . وقد رُصد الكوارك العلوي لأول مرة من خلال تجارب في مركز ستانفورد للمسرع الخطي عام 1968.

في بدايات فيزياء الجسيمات (النصف الأول من القرن العشرين)، كان يُعتقد أن الهادرونات ، مثل البروتونات والنيوترونات والبيونات ، هي جسيمات أولية . ومع ذلك، مع اكتشاف هادرونات جديدة، اتسع نطاق تصنيف الجسيمات من بضعة جسيمات في أوائل الثلاثينيات والأربعينيات إلى عشرات منها في الخمسينيات. ظلت العلاقات بين كل منها غير واضحة حتى عام 1961، عندما اقترح موراي جيل مان ^{[ 2 ]} ويوفال نعمان ^{[ 3 ]} (بشكل مستقل) نظامًا لتصنيف الهادرونات يُعرف باسم " الطريقة الثمانية" ، أو بتعبير أدق، " تناظر النكهة SU(3)" .

صنّف هذا المخطط الهادرونات إلى مضاعفات إيزوسبينية ، لكن الأساس الفيزيائي وراءه ظلّ غير واضح. في عام 1964، اقترح جيل مان ^{[ 4 ]} وجورج زويج ^{[ 5 ] [ 6 ]} (بشكل مستقل) نموذج الكواركات ، الذي كان يتألف آنذاك من كواركات علوية وسفلية وغريبة فقط . ^{[ 7 ]} ومع ذلك، فبينما فسّر نموذج الكواركات الطريق الثماني، لم يُعثر على دليل مباشر على وجود الكواركات حتى عام 1968 في مركز ستانفورد للمُسرّع الخطي . ^{[ 8 ] [ 9 ]} أشارت تجارب التشتت غير المرن العميق إلى أن البروتونات لها بنية فرعية، وأن البروتونات المكونة من ثلاثة جسيمات أساسية أكثر تفسّر البيانات (مما يؤكد نموذج الكواركات ). ^{[ 10 ]}

في البداية، كان الناس مترددين في وصف الأجسام الثلاثة بأنها كواركات، مفضلين بدلاً من ذلك وصف ريتشارد فاينمان للجسيمات الأولية ، ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]} ولكن بمرور الوقت أصبحت نظرية الكواركات مقبولة (انظر ثورة نوفمبر ). ^{[ 14 ]}

على الرغم من شيوعها الشديد، فإن الكتلة الأساسية للكوارك العلوي غير محددة بدقة، ولكنها على الأرجح تقع بين 1.8 و3.0 MeV/ c ²  . ^{[ 15 ]} تعطي حسابات QCD الشبكية قيمة أكثر دقة:2.01 ± 0.14  MeV / c2 ^{. [ 16 ]}

عند وجودها في الميزونات (جسيمات مكونة من كوارك واحد وكوارك مضاد واحد ) أو الباريونات (جسيمات مكونة من ثلاثة كواركات)، تزداد الكتلة الفعالة (أو الكتلة المُعدَّلة) للكواركات بسبب طاقة الربط الناتجة عن مجال الغلوون بين كل كوارك (انظر تكافؤ الكتلة والطاقة ). أما الكتلة الأساسية للكواركات العلوية فهي خفيفة للغاية، بحيث لا يمكن حسابها بسهولة لأن التأثيرات النسبية يجب أخذها في الاعتبار.

• الكوارك السفلي
• ديوسبين
• نموذج الكوارك
• ميكانيكا الكم

• أ. علي، ج. كرامر؛ كرامر (2011). "النفاثات ونظرية الكروموديناميكا الكمية: مراجعة تاريخية لاكتشاف نفاثات الكوارك والغلوون وتأثيرها على نظرية الكروموديناميكا الكمية". المجلة الأوروبية للفيزياء H. 36 ( 2): 245. arXiv : 1012.2288 . Bibcode : 2011EPJH...36..245A . doi : 10.1140/epjh/e2011-10047-1 . S2CID 54062126 . 
• ر. نيف. "الكواركات" . هايبرفيزيكس . جامعة ولاية جورجيا ، قسم الفيزياء وعلم الفلك . تم الاطلاع عليه بتاريخ 29-06-2008 .
• أ. بيكرينغ (1984). بناء الكواركات . مطبعة جامعة شيكاغو . الصفحات 114-125 . ISBN  978-0-226-66799-7.