- Quarks
- Quarks[kwɔːks; englisch, von M. Gell-Mann geprägte Fantasiebezeichnung nach dem Namen schemenhafter Wesen in dem Roman »Finnegans wake« von J. Joyce], Singular Quark das, -s, nach dem Standardmodell der Elementarteilchen neben den Leptonen die fundamentalen Bausteine der Materie. Danach sind Hadronen aus Quarks aufgebaut, und zwar Baryonen aus je drei Quarks (qqq), Antibaryonen aus je drei Antiquarks (q̄q̄q̄), Mesonen aus je einem Quark und einem Antiquark (qq̄). Bisher wurden sechs Quarkarten nachgewiesen: Up (u), Down (d), Strange (s), Charm (c), Bottom oder Beauty (b), Top oder Truth (t). Zu jeder Quarkart gibt es das entsprechende Antiquark (Antiteilchen). Quarks haben den Spin ½, weisen drittelzahlige elektrische Elementarladungen auf und besitzen die Baryonenzahl 1/3; bei den Antiquarks ändert sich jeweils das Vorzeichen. Experimentelle Befunde ergeben sich aus Streuexperimenten mit hochenergetischen Teilchen in Beschleunigern, die eine Substruktur der Hadronen bestätigen und zur Bestimmung der Eigenschaften von Quarks dienen. Dabei konnten Quarks nicht als freie Teilchen außerhalb von Hadronen beobachtet werden (Confinement). Bei sehr hohen Energiedichten wird ein Quark-Gluon-Plasma vermutet.Das Quarkmodell der Hadronen wurde 1963 von Gell-Mann und G. Zweig unabhängig voneinander zunächst für die drei Quarkarten Up, Down und Strange entwickelt, die in der Theorie den drei Basiszuständen der speziellen, unitären Symmetriegruppe SU (3) zugeordnet werden (unitäre Symmetrie). Protonen und Neutronen, aus denen sich die Atomkerne zusammensetzen, bestehen dabei aus Kombinationen von Up- und Downquarks (Proton: uud, Neutron: udd). Die Entdeckung des Psiteilchens 1974 hatte die Einführung des Charmquarks, die des Ypsilonteilchens 1977 die Einführung des Bottomquarks zur Folge. Das aus theoretischen Gründen postulierte und 1995 am Fermi-Laboratorium erstmals nachgewiesene Topquark vervollständigt die Quarks zu drei »Familien« (oder »Generationen«), die den drei Leptonenfamilien entsprechen. Die starke Wechselwirkung zwischen den Quarks wird nach heutigen Vorstellungen über Farbladungen (Color) durch Gluonen hervorgerufen, die auch den Einschluss der Quarks in den Hadronen bewirken (Quantenchromodynamik). Die einzelnen Quarkarten lassen sich auch als verschiedene Ausprägungen einer Quantenzahl Flavour auffassen, die dann unter der starken, nicht aber unter der schwachen Wechselwirkung erhalten bleibt.R. M. Barnett u. a.: The charm of strange quarks. Mysteries and revolutions of particle physics (New York 2000).Hier finden Sie in Überblicksartikeln weiterführende Informationen:Materie: Die atomare StrukturQuantenphysik und eine neue Deutung der Naturgesetze
Universal-Lexikon. 2012.
