Yukarı kuark

Yukarı kuark (sembolü: u) en hafif kuarktır, temel bir parçacıktır ve maddenin önemli bir bileşenidir. Aşağı kuarkla birlikte atom çekirdeğini meydana getiren proton (2 yukarı kuark ve 1 aşağı kuark) ve nötronu (2 aşağı ve 1 yukarı kuark) oluşturur. Birinci nesil olarak sınıflandırılırlar. Elektrik yükü +2/3 e olup çıplak kütleleri 2,2+0,5
-0,4 MeV/c^2[2] olarak ölçülmüştür. Bütün kuarklar gibi yukarı kuark da 1/2 spine sahip temel fermiyondur ve dört temel etkileşimin hepsinden etkilenir. Yukarı kuarkın antiparçacığı olan yukarı antikuark (bazen antiyukarı kuark veya antiyukarı olarak adlandırılabilir) ile elektriksel yük işareti gibi birkaç özellikte farklılaşır.

Yukarı kuark

Bileşim	Temel parçacık
İstatistik	Fermiyonik
Aile	Kuark
Nesil	Birinci kuşak
Etkileşim(ler)	güçlü, zayıf, elektromanyetik, kütleçekimi
Sembol	u
Antiparçacık	Yukarı antikuark ( u )
Teorileştirme	Murray Gell-Mann (1964) George Zweig (1964)
Keşif	SLAC (1968)
Kütle	2,2+0,5 -0,4 MeV/c2[1]
Bozunma sonrası	kararlı veya aşağı kuark + pozitron + elektron nötrinosu
Elektrik yükü	+2/3 e
Spin	1/2 ħ
Zayıf izospin	Sol elli: +1/2, Sağ elli: 0
Zayıf hiperyük	Sol elli: +1/3, Sağ elli: +4/3

Yukarı kuarkın varlığı (aşağı kuark ve garip kuark ile birlikte) Sekiz katlı yolun hadronları sınıflandırma şemasını açıklamak için 1964'te Murray Gell-Mann ve George Zweig tarafından öne sürüldü. Yukarı kuark deneysel olarak ilk kez 1968'te Stanford Doğrusal Hızlandırıcı Merkezinde yapılan deneylerde gözlemlenmiştir.

Geçmişi

Parçacık fiziğinin erken zamanlarında (20. yüzyılın ilk yarısı) proton, nötron ve pion gibi hadronlar temel parçacık olarak düşünülmüştü. Ancak yeni hadronlar keşfedildikçe 1930 ve 1940'lardaki birkaç parçacıktan oluşan "particle zoo" 1950'lere gelindiğinde düzinelerce parçacığı içerir hâle gelmiştir. Bu parçacıkların birbirleriyle ilişkisi 1961'de Murray Gell-Mann^[3] ve Yuval Ne'eman^[4]'ın birbirinden bağımsız olarak Sekiz katlı yol (daha teknik adı SU(3) çeşni simetrisidir.) olarak adlandırılan sınıflandırma şemasını önermesiyle anlaşılmıştır.

Sınıflandırma şeması hadronları izospin çokluklarına (isospin multiplets) göre sınıflandırmıştı ancak bu sınıflandırmanın altında yatan fiziksel temel belli değildi. 1964'te Gell-Mann^[5] ve George Zweig^[6][7] birbirinden bağımsız olarak sadece yukarı, aşağı ve garip kuarkı içeren kuark modelini önerdi.^[8] Önerilen kuark modeli Sekiz katlı yolu açıkladığı sırada kuarkların varlığına dair doğrudan kanıtlar 1968'te Stanford Doğrusal Hızlandırıcı Merkezinde bulunana kadar yoktu.^[9][10] Derin inelastik saçılma deneyleri protonun başka parçacıklardan oluştuğunu gösterdi ve 3 daha temel parçacıktan oluşan protonun deneysel veriyi açıklayabilmesi kuark modelini doğruladı.^[11]

Başlangıçta insanlar bu üç cismi kuark olarak açıklamakta isteksizlerdi ve Richard Feynman'ın "parton" açıklamasını^[12][13][14] tercih ediyorlardı. Ancak zamanla kuark teorisi kabul gördü.^[15]

Kütle

Son derece sık bulunmasına rağmen yukarı kuarkın çıplak kütlesi belirlenememiştir ama 1.8 ve 3,0 MeV/c² değerleri arasında bir değere sahip olması olasıdır.^[16] Lattice QCD hesaplamaları daha kesin bir değer verir: 2,01±0,14 MeV/c².^[17]

Yukarı kuark mezonlarda veya baryonlarda bulunduğunda her kuark arasında bulunan gluon alanından kaynaklanan bağlanma enerjisi sebebiyle bileşik kuark kütlesi daha büyük değerlere ulaşır (bakınız: kütle-enerji eşdeğerliği). Yukarı kuarkın çıplak kütlesi çok azdır ve rölativistik etkilerin hesaba katılması gerektiğinden düzgünce hesaplanamamaktadır.

Ayrıca bakınız

• Aşağı kuark
• İzospin
• Kuark modeli
• Kuantum mekaniği

Kaynakça

1. M. Tanabashi et al. (Particle Data Group) (2018). "Review of Particle Physics". Physical Review D. 98 (3). ss. 1-708. Bibcode:2018PhRvD..98c0001T. doi:10.1103/PhysRevD.98.030001 . hdl:10044/1/68623 . PMID 10020536. 29 Eylül 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Ağustos 2024.
2. Particle Data Group; Tanabashi, M.; Hagiwara, K.; Hikasa, K.; Nakamura, K.; Sumino, Y.; Takahashi, F.; Tanaka, J.; Agashe, K.; Aielli, G.; Amsler, C. (17 Ağustos 2018). "Review of Particle Physics". Physical Review D. 98 (3): 030001. doi:10.1103/PhysRevD.98.030001.
3. Gell-Mann, Murray; Neʼeman, Yuval (2000). The eightfold way: with new contributions from the authors. 1st Perseus Pub. ed. Cambridge, Mass: Advanced Book Program, Perseus Pub. ISBN 978-0-7382-0299-0.
4. Ne'eman, Y. (1 Ağustos 1961). "Derivation of strong interactions from a gauge invariance". Nuclear Physics. 26 (2): 222-229. doi:10.1016/0029-5582(61)90134-1. ISSN 0029-5582. 25 Temmuz 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Ağustos 2024.
5. Gell-Mann, M. (1 Şubat 1964). "A schematic model of baryons and mesons". Physics Letters. 8 (3): 214-215. doi:10.1016/S0031-9163(64)92001-3. ISSN 0031-9163. 1 Ağustos 2019 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Ağustos 2024.
6. G. Zweig (1964). "An SU(3) Model for Strong Interaction Symmetry and its Breaking" 10 Temmuz 2024 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.. Cern-Th-401. doi:10.17181/CERN-TH-401.
7. G. Zweig (1964). "An SU(3) Model for Strong Interaction Symmetry and its Breaking: II". Cern-Th-412. doi:10.17181/CERN-TH-412.
8. B. Carithers, P. Grannis (1995). "Discovery of the Top Quark" 3 Aralık 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. (PDF). Beam Line. 25 (3): 4–16. Retrieved 2008-09-23.
9. Bloom, E. D.; Coward, D. H.; DeStaebler, H.; Drees, J.; Miller, G.; Mo, L. W.; Taylor, R. E.; Breidenbach, M.; Friedman, J. I.; Hartmann, G. C.; Kendall, H. W. (20 Ekim 1969). "High-Energy Inelastic $e\ensuremath{-}p$ Scattering at 6\ifmmode^\circ\else\textdegree\fi{} and 10\ifmmode^\circ\else\textdegree\fi{}". Physical Review Letters. 23 (16): 930-934. doi:10.1103/PhysRevLett.23.930.
10. Breidenbach, M.; Friedman, J. I.; Kendall, H. W.; Bloom, E. D.; Coward, D. H.; DeStaebler, H.; Drees, J.; Mo, L. W.; Taylor, R. E. (20 Ekim 1969). "Observed Behavior of Highly Inelastic Electron-Proton Scattering". Physical Review Letters. 23 (16): 935-939. doi:10.1103/PhysRevLett.23.935.
11. J. I. Friedman. "The Road to the Nobel Prize". Hue University. Archived from the original on 2008-12-25. Retrieved 2008-09-29.
12. Feynman, Richard P. (15 Aralık 1969). "Very High-Energy Collisions of Hadrons". Physical Review Letters. 23 (24): 1415-1417. doi:10.1103/PhysRevLett.23.1415.
13. Kretzer, Stefan; Lai, H. L.; Olness, Fredrick I.; Tung, W. K. (2 Haziran 2004). "CTEQ6 parton distributions with heavy quark mass effects". Physical Review D. 69 (11): 114005. doi:10.1103/PhysRevD.69.114005.
14. Griffiths, David J. (2007). Introduction to elementary particles. Weinheim: Wiley. ISBN 978-0-471-60386-3. 26 Mart 2024 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Ağustos 2024.
15. Peskin, Michael Edward; Schroeder, Daniel V. (2019). An introduction to quantum field theory. The advanced book program. Boca Raton London New York: CRC Press, Taylor & Francis Group. ISBN 978-0-201-50397-5. 23 Aralık 2023 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 5 Ağustos 2024.
16. J. Beringer (Particle Data Group); et al. (2012). "PDGLive Particle Summary 'Quarks (u, d, s, c, b, t, b', t', Free)'" 12 Mayıs 2013 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi. (PDF). Particle Data Group. Retrieved 2013-02-21.
17. Cho, Adrian (April 2010). "Mass of the Common Quark Finally Nailed Down" 27 Ağustos 2015 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.. Science Magazine.