Gornji kvark

Gornji kvark ili u kvark je jedan od elementarnih čestica od kojih se sastoji materija. Najlakši je od svih kvarkova. Zajedno sa donjim kvarkom čini neutrone (1 gornji kvark i 2 donja kvarka) te protone (2 gornja kvarka i 1 donji kvark) koji su deo atomskih jezgara. Čini prvu porodicu čestica prema standardnom modelu. Ima naboj od +2/3 e i masu između 7000220000000000000♠2,2+0,5
−0,4 MeV/c².^[1] Kao i svi kvarkovi spada u grupu fermiona sa spinom od 1/2. Na njega deluju sva 4 osnovna međudelovanja: gravitaciono, elektromagnetno, slabo i jako. Antičestica gornjem kvarku je gornji antikvark.

Gornji kvark

Kompozicija	Elementarna čestica
Statistike	Fermioni
Generacija	Prva
Interakcije	jaka, slaba, elektromagnetna, gravitacija
Simbol	u
Antičestica	Gornji antikvark (u)
Teorije	Mari Gel-Man (1964) Džordž Cvejg (1964)
Otkriven	SLAC (1968)
Masa	7000220000000000000♠2,2+0,5 −0,4 MeV/c2[1]
Raspad u	Stabilan, ili donji kvark + pozitron + elektronski neutrino
Naelektrisanje	+2/3 e
Boja naboja	Da
Spin	1/2
Slabi izospin	LH: +1/2, RH: 0
Slabi hipernaboj	LH: +1/3, RH: +4/3

Standardni model elementarnih čestica, s baždarnim i Higsovim bozonom.

Njegovo postojanje (zajedno sa donjim i čudnim kvarkovima) postulirali su 1964. godine Mari Gel-Man i Džordž Cvejg da bi objasnili klasifikacionu šemu Osmostrukog puta hadrona. Gornji kvark je prvi put uočen u eksperimentima u Stanfordskom linearno akceleratorskom centru 1968. godine.

Istorija

Na počecima fizike čestica (prva polovina 20. veka), za hadrone poput protona, neutrona i piona se smatralo da su elementarne čestice. Međutim, kako su otkriveni novi hadroni, kolekcija čestica se uvećala sa od nekoliko čestica ranih 1930-ih i 1940-ih do nekoliko desetina tokom 1950-ih. Odnosi između svake od njih bili su nejasni do 1961. godine, kada su Mari Gel-Man^[2] i Juval Neman^[3] (nezavisno jedan od drugog) predložili šemu klasifikacije hadrona pod nazivom Osmostruki put, ili u tehničkom smislu SU(3) simetrija ukusa.

Ova klasifikaciona šema organizovala je hadrone u izospinske multiplete, mada fizička osnova koja stoji iza toga još uvek nije jasna. Godine 1964. godine, Gel-Man^[4] i Džordž Cvejg^[5][6] (nezavisno jedni od drugih) predložili su model kvarka, koji se tada sastojao samo od gornjeg, donjeg i stranog kvarka.^[7] Međutim, mada je model kvarka objašnjavao Osmostruki put, direktni dokazi o postojanju kvarkova nisu pronađeni do 1968. godine u Stanfordskom linearnom akceleratorskom centru.^[8][9] Eksperimenti dubokog neelastičnog rasipanja pokazali su da protoni imaju podstrukturu, i da protoni napravljeni od tri temeljnije čestice objašnjavaju podatke (čime potvrđuju model kvarka).^[10]

U početku tri tela opisivana kao kvarkovi, već je korišten Ričard Fejnmanov opis partona,^[11][12][13] ali vremenom je teorija kvarkova postala prihvaćena (pogledajte Novembarsku revoluciju).^[14]

Masa

Uprkos tome što je izuzetno čest, masa gornjeg kvarka nije jasno utvrđena, već se smatra da verovatno leži između 1,8 i 7000300000000000000♠3,0 MeV/c².^[15] Proračuni QCD rešetke daju precizniju vrednost: 7000200999999999999♠2,01±0,14 MeV/c².^[16]

Kada se nađu u mezonima (čestice od jednog kvarka i jedan antikvark) ili barionima (čestice od tri kvarka), 』fektivna masa』 (ili 』odevena』 masa) kvarkova postaje veća zbog energije vezivanja uzrokovane gluonskim poljem između svakog kvarka (videti ekvivalenciju mase i energije). Gola masa kvarkova je toliko mala da se ne može direktno izračunati, jer se moraju uzeti u obzir relativistički efekti.