Spørgsmål om Kvarker – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Spørgsmål om Kvarker

24. juni 2008

Spørgsmål om Kvarker

Hej NBI
En proton er jo positivt ladet og består af 2 up-kvarker og 1 down-kvark, og en elektron er jo negativt ladet og er en lepton (så vidt jeg har forstået).

Men en neutron består af 1 up-kvark og 2 down-kvarker, men er neutralt ladet (eller ikke ladet?).

Hvordan kan det så være at protonen er positivt ladet og neutronen ikke er ladet, når de består af de samme kvarker, bare i forskellige mængder? Er det så sammensætningen af kvarkerne i baryonen, der afgør hvilken ladning den har?

Mange hilsner
S W H

En up kvark har ud over sine andre egenskaber en ladning som er + 2/3 * e, tilsvarende har en down-kvark en ladning som er - 1/3 * e,  hvor e er elektronladningens størrelse.

Sammensætter man derfor neutronen af 2 down-kvarker og 1 up-kvark får man ladningen 2 * (-1/3 * e) + 2/3 * e = 0. Protonen som er sammensat af 2 up-kvarker og 1 down-kvark får ladningen 2 * 2/3 * e + (-1/3 * e) = + e.

Elektronen i sig selv er som du skriver en lepton, men det er ikke dele af en elektron der sidder i kvarkerne, den ladning er en fundamental egenskab ved dem.  Sammensætningen af kvarkerne er altså det der afgør hvilken ladning der kommer på baryoner.

Efter at kvarkerne har fundet sammen i baryoner og mesoner, har således  alle partikler i verden et helt antal (eller nul) gange elementarladningen e. Den virkeligt dybe årsag til, at det er sådan, kendes ikke. En forklaring kunne komme fra den mulige eksistens af en magnetisk  monopol. Vi har hidtil kun set magneter med BÅDE en nordpol OG en sydpol. Hvis der et eller andet sted findes en ren nordpol - uden  nogen sydpol - så viste Dirac, at i så fald må den elektriske ladning  være kvantiseret - altså altid optræde med hele tal gange elementarladningen.

Med venlig hilsen
Peter Hansen, lektor
Malte Olsen