CERN gyorsító tudomány

1964-ben két fizikus egymástól függetlenül javasolta a kvarkok néven ismert szubatomi részecskék létezését.

Murray Gell-Mann és George Zweig fizikusok egymástól függetlenül dolgoztak a részecskefizika erős kölcsönhatási szimmetriájának elméletén. Ennek keretében azt javasolták, hogy az erősen kölcsönhatásban lévő részecskék – hadronok – fontos tulajdonságai magyarázhatók legyenek, ha alkotó részecskékből állnak.

1961-ben Gell-Mann bevezette a szimmetria rendszer hívta a nyolcszoros út, amely alapján a matematikai szimmetria ismert SU (3). A rendszer (amelyért 1969-ben fizikai Nobel-díjat kapott) a hadronokat két fő csoportba sorolta, inkább a periódusos rendszer osztályozza a kémiai elemeket.

a Gell-Mann erre a munkára épített egy új modellt, amely sikeresen leírta – többek között – a protonok és neutronok mágneses tulajdonságait. De Gell-Mann modellje három új elemi részecske létezését követelte meg, amelyeket “kvarkoknak” nevezett.”

Gell-Mann azt mondja, hogy először a “quork” hanggal állt elő, majd később James Joyce Finnegans Wake-jében a “három kvark a gyülekezési jelért” kifejezésre bukkant. Mivel Joyce feltehetően a szót a “Mark” – ra akarta rímelni, az emberek azóta megosztottak a kiejtésben.

fizikus George Zweig tette hozzájárulását a területen, miközben ő volt a látogató a CERN egy papír kelt január 17, 1964, amelyben azt javasolta: “mind a mezonok és barionok épülnek egy sor három alapvető részecskék úgynevezett ász.”Bár Zweig neve a részecskékre nem ragadt, megmutatta, hogy a hadronok bizonyos tulajdonságai magyarázhatók azzal, hogy más alkotó részecskék hármasaként kezelik őket.

mind a Gell-Mann kvarkoknak, mind a Zweig ászoknak elektromos töltésüknek 1/3-nak vagy 2/3-nak kellett lennie egy elektron vagy proton elektromos töltésének, ami arra utal, hogy ezeknek az összetevőknek a kísérleti kutatása felfedi, hogy léteznek-e vagy sem.

1968-ban az MIT-SLAC együttműködés elektron-proton szórási kísérleteinek sorozata a Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) az Egyesült Államokban feltárta az első jeleket arra vonatkozóan, hogy a nukleonok belső szerkezettel rendelkeznek. A csapat elektronokat lőtt a protonokra, és megfigyelték, hogyan lepattannak le az elektronok. A szóródási mintákat a protonok belsejében lévő pontszerű részecskék okozták. A következő években ezeket az eredményeket a CERN Gargamelle buborékkamrájában végzett neutrino-szóródás más eredményeivel kombinálva világossá vált, hogy ezek az összetevők valóban 1/3 és 2/3 töltéssel rendelkeznek.

a kvarkok ma már a Standard modell kulcsfontosságú részét képezik. A CERN számos kísérletében, beleértve a nagy Hadronütköztetőt (LHC), a fizikusok egyre nagyobb pontossággal mérik a Gell-Mann és a Zweig részecskék tulajdonságait.

bővebben a kvarkokról

• nézze meg George Zweig technikai beszámolóját a kvarkok története (a CERN-ben 2013 szeptemberében rögzítették)