Kuark

Kuark
Kuark özdeğinin diğer evreleri - Zayıf etkileşim - Güçlü etkileşim ve renk yükü - Etkileşen kuarklar - Deniz kuarkları



İki yukarı kuark ve bir altı kuarktan oluşanbir proton İçerik: Temel tanecikFermiyon Kuşak: 1, 2, 3
Etkileşim: Elektromanyetizma, Gravitasyon, Güçlü, Zayıf Antiparçacık: Antikuark Teori: Murray Gell-Mann
Ailesi: (1964) George Zweig (1964) Keşif: SLAC (~1968) Sembol: q Tip sayısı: 6 (yukarı, aşağı, tılsım, acayip, üst ve alt) Elektrik yükü: +2⁄3 e, −1⁄3 e Renk yükü: Evet Spin: 1⁄2 Kuark temel parçacık ve maddenin temel bileşenlerinden biridir Kuarklar bir araya gelerek hadronlar olarak bilinen bileşik parçacıkları oluştururlar Bunların en kararlı olanları atom çekirdeğininproton ve nötrondurRenk hapsi denilen bir olgu sebebiyle kuarklar asla yalnız bir şekilde bulunmazlar; onlar sadece hadronlar dahilinde bulunabilirler

Bu sebeple kuarklar hakkında bilinenlerin çoğu hadronların gözlenmesi sonucunda elde edilmiştirbileşenleri Çeşni olarak bilinen altı tip kuark bulunmaktadır: yukarı, aşağı, tılsım, acayip, üst ve alt
Yukarı ve aşağı kuark bütün kuarklar içinde en düşük kütleli olanlardır Daha ağır kuarklar parçacık bozunması yoluyla hızlıca aşağı ve yukarı kuarka dönüşürler: yüksek kütle durumundan daha düşük kütle durumuna dönüşüm Bu sebeple yukarı ve aşağı kuarklar evrende en yaygın olanlardır, bununla birlikte tılsım, acayip, üst ve alt kuarklar sadece yüksek enerjili çarpışmalarda (kozmik ışınlar ve parçacık hızlandırıcılarda) oluşabilir

Kuarklar elektrik yükü, renk yükü, spin ve kütle gibi çeşitli içkin özelliklere sahiptir Kuarklar parçacık fiziğinin Standart Model'inde dört temel kuvvetinelektromanyetizma, gravitasyon, güçlü etkileşim, zayıf etkileşim) tümüyle de etkileşen ve ayrıca elektrik yükü temel yükün tamsayı katı olmayan tek temel tanecik ailesidir Her kuark çeşnisi için ona karşılık gelen bir tane de antiparçacık bulunur Antikuark denilen bu parçacık kuarktan, sadece bazı özelliklerinin aynı büyüklükte fakat ters işaretli olması ile ayrılır

( Kuark modeli 1964'te Murray Gell-Mann ve George Zweig tarafından birbirlerinden bağımsız olarak ortaya atıldı Kuarklar hodronlar için oluşturulan bir düzenlenim şemasının parçaları olarak tanıtıldı ve 1968 yılına kadar onların varlığı ile ilgili çok az fiziksel kanıt bulunuyorduFermilab'da gözlendi

Altı kuarkın tamamı hızlandırıcı deneylerinde gözlemlendi, keşfedilen son kuark olan üst kuark ilk kez 1995'de

Standart Model



Standart Model'deki parçacıkların altısı kuarktır (mor ile gösteriliyor) İlk üç kolonun her biri maddenin bir neslini oluşturur

Standart Model şimdiye kadar bilinen tüm temel parçacıkları ve henüz gözlemlenmemiş [nb 1] Higgs bozonunu açıklayan bir kuramdırBu model kuarkların (q), yukarı (u), aşağı (d), tılsım (c), acayip (s), üst (t) ve alt (b) isimlerindeki altı çeşnisini kapsar

Kuarkların antiparçacıklarına antikuarkantimaddelerde olduğu gibi, antikuarklar da kendi kuarkı ile aynı kütleye, ortalama ömür süresine ve spine sahiptir ancak elektrik yükü ve diğer yükleri ters işaretlidir

Kuarklar spin-1⁄2 parçacıklarıdır Yani spin-istatistik kuramına göre onlar fermiyondur Dolayısı ile, aynı iki fermiyonun aynı anda aynı kuantum durumunda bulunamayacağını söyleyen Pauli dışlama ilkesine tabiidirler Bu aynı kuantum durumunda çoklu sayılarda bulunabilen bozonların Leptonlardan farklı olarak kuarklar, güçlü etkileşime girmelerini sağlayan renk yüküne sahiptirler Farklı kuarklar arasındaki etkileşim hadronlar olarak bilinen kompozit parçacıkların oluşmasını sağlar

Hadronların kuantum sayısını belirleyen kuarklara değerlik kuarklardeniz) kuark, antikuark ve gluon denir bundan ayrı olarak hadronlar kuantum sayısına etki etmeyen sonsuz sayıda sanal (veya barındırabilir İki farklı hadron ailesi vardır: üç değerlik (valans) kuarklı baryonlar ve bir değerlik kuarklı ve bir antikuarklı mezonlar En büyük sayıdaki baryonlar atom çekirdeğini oluşturan proton ve nötrondur Hadronların büyük bir bölümü bilinmektedirbunların çoğu kuark bileşenleri ve yapıtaşını oluşturan kuarkların kazandırdığı[size="3"> özelliklerle ayırt edilirlerTetrakuarklar (qqqq) ve pentakuarklar"]sıcak[/size] ve yoğun fazda olduğu Büyük Patlama'dan sonraki bir saniyenin ilk kesirlerinde bulundukları düşünülmektedir (kuark dönemi) Ağır kuarklar üzerine çalışmalar parçacık hızlandırıcılar gibi yapay olarak yaratılmış koşullarda yürütülmektedir

Elektrik yükü, kütle, renk yükü ve çeşniye sahip olan kuarklar çağdaş fiziğin dört temel kuvvetinin tamamıyla (elektromanyetizma, gravitasyon, zayıf etkileşme ve güçlü etkileşme) etkileştiği bilinen tek parçacık ailesidir

Genellikle bütün (tamsayı spinli parçacıklar) tersidir (qqqqq) gibi daha fazla değerlik kuarka sahip olan varlığı da tahmin edilmektedir oluşur Birinci nesilde yukarı ve aşağı kuark, ikinci nesilde tılsım ve acayip kuark, üçüncü nesilde üst ve alt kuark yer alır Kuarkların ve diğer temel fermiyonların dördüncü nesli ile ilgili araştırmalarıntamamı başarısızlıkla sonuçlanmıştır Ancak gravitasyon genellikle atomik skalada etkisizdir ve Standart Model ile açıklanamaz

Tarih



Murray Gell-Mann 2007^de TED konferansındayken Gell-Mann ve George Zweig 1964'te kuark modelini öneren kişiler olmuşlardı

Kuark modeli 1964'te Murray Gell-Mann ve George Zweig[Sekiz Katlı Yol?ya da daha teknik bir ifadeyle SUçeşni simetrisi?olarak bilinen bir parçacık sınıflandırma sistemi formülasyonundan kısa bir süre sonra geldi Fizikçi Yuval Ne'eman aynı yıl bağımsız bir şekilde Sekiz Katlı Yol'a benzer bir şema geliştirdi

Kuark kuramı ortaya çıktığında, diğer parçacıklarla birlikte çok sayıda hadron da "particle zoo" dahilindeydi Gell-Mann ve Zweig hadronların temel tanecik olmadıklarını onun yerine kuarklar ve antikuarklardan oluşan kompozit parçacıklar olduklarını ortaya attılar Modelleri spin ve elektrik yüklerini tanımladıkları üç çeşniyi?yukarı, aşağı ve acayip kuarkı?kapsıyordu

Önermeye fizik camiasından gelen ilk tepkiler karışıktı Kuarkların fiziksel bir varlık mı yoksa o zaman için tam olarak anlaşılmayan bazı kavramların açıklanabilmesi için kullanılan bir soyutlama mı olduğu konusunda bir çekişme vard

Bir yıl geçmeden Gell-Mann?Zweig modeline yeni eklemeler önerildi Sheldon Lee Glashow ve James Bjorken tılsım (charm) adını verdikleri kuarkların dördüncü çeşnisinin varlığını tahmin ettiler Bu ekleme önerildi çünkü dördüncü çeşni zayıf etkileşimin daha iyi açıklanabilmesine olanak sağlıyordu (bu mekanizma kuarkların bozunmasına izin verir)

1968'de Stanford Doğrusal Hızlandırıcı Merkezi (SLAC)'da yapılan derin inelastik saçılma deneyleri protonun daha küçük nokta benzeri parçacıklardan oluştuğunu böylece bir temel tanecik olmadığını gösterdiO dönemde fizikçiler bu nesneleri kuarklar ile ilişkilendirmek konusunda tereddütlüydüler bunun yerine onlara "partonlar" ?Richard Feynman tarafından türetilmiş bir terim? dediler SLAC'ta gözlemlenen cisimler, diğer çeşnilerin de keşfedilmesiyle daha sonra yukarı ve aşağı kuark olarak tanımlanacaktı Buna rağmen parton, hadronların bileşenlerini (kuarklar, antikuarklar ve gluonlar) tarif eden ortak bir terim olarak kullanımda kaldı

Acayip kuarkın varlığı SLAC'ın saçılma deneyleri ile doğrudan olmayan yöntemlerle kanıtlandı Bu sadece Gell-Mann ve Zweig'ın üç kuark modelinin gerekli bileşeni değildi aynı zamanda 1947'de kozmik ışınlarda keşfedilen kaon (K) ve pion (π) hadronları için de açıklama getiriyordu

1970'deki bir yazılarında Glashow, John Iliopoulos ve Luciano Maiani henüz keşfedilmemiş tılsım kuarkın varlığına dair yeni kanıtlar sundularMakoto KobayashiToshihide Maskawa başka bir kuark çifti varsa bunun CP ihlalinin[nb 5] deneysel gözlemiyle açıklanabileceğine dikkati çektiklerinde, altıya yükseldi
Tılsım kuarklar 1974'ün kasımında (bkz Kasım Devrimi) iki takım tarafından neredeyse aynı anda üretildi?biri Burton Richter önderliğinde SLAC'ta diğeri Samuel Ting önderliğinde Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'nda Tılsım kuarklar, mezonlarda tılsım antikuarklara bağlı bir şekilde gözlendi Gözlemi yapan iki taraf keşfedilen mezon için biri J ve diğeri ψ olmak üzere iki farklı sembol belirlediler Böylece mezonun resmi adı J/ψ mezonu oldu Bu keşif nihayetinde fizik camiasını kuark modelinin geçerliliği konusunda ikna etti

Takip eden yıllarda, kuark modelinin altı kuarka genişletilmesi için bir takım öneriler getirildi Bunlardan Haim Harari 1975'teki makalesindeüst ve alt terimlerini kullanan ilk kişi oldu
Alt kuark 1977'de Fermilab'da Leon Lederman'ın liderliğindeki bir takım tarafından gözlemlendi Bu üst kuarkın varlığına dair çok güçlü bir göstergeydi: üst kuarkın yokluğunda alt kuark eşsiz kalmış olacaktı Ancak uzun bir süre boyunca kadar bu gözlem yapılamadı Nihayetinde üst kuark 1995'te Fermilab'daki CDFDØtakımlarınca gözlemlendi[Bu kuarkın kütlesi daha önce öngörülenden çok daha büyüktü Üst kuark neredeyse bir altın atomu kadar büyüktür

Etimoloji

Gell-Mann aslında kuarkı ördeğin çıkardığı sesten türetmişti Bir süre için, James Joyce'un Finnegans Wake adlı kitabındaki bir şiirde yer alan quark sözcüğünü bulana dek kullanmayı düşündüğü bu sesin gerçekteki yazımı konusunda kararsız kaldıThree quarks for Muster Mark!
Sure he has not got much of a bark
And sure any he has it's all beside the mark
?James Joyce, Finnegans Wake

Gell-Mann The Quark and the Jaguar kitabında, kuark adıyla ilgili daha ayrıntılı bilgi vermektedir:

1963'te çekirdeği oluşturan temel bileşenlere "kuark" (quark) adını verdiğimde, elimde yazı yok sadece "kwork" gibi bir ses vardı Sonra arada bir dikkatle okuduğum James Joyce'un Finnegans Wake kitabında, "Three quarks for Muster Mark" cümlesinde "quark" sözcüğüyle karşılaştım "Quark" (anlamı:bir şey için ördeğin ağlaması) "Mark" ve "bark" (havlama sesi) ile ve bunlara benzer sözcüklerle kafiyeli olduğundan, sözcüğü "kwork" şeklinde telaffuz edebilmek için bir bahane bulmalıydım Ancak kitap Humphrey Chimpden Earwicker adlı bir politikacının rüyasını gösteriyordu Metindeki sözcükler, "Aynanın İçinden" kitabındaki kaynaşmış sözcükler gibi genel olarak aynı anda birkaç farklı sözcükten türetilmişti

Zweig kuramlaştırdığı parçacık için ace ismini tercih etti, ancak kuark modeli yaygın bir şekilde kabul görünce Gell-Mann'ın terminolojisi ön plana çıktı

Kuark çeşnilerinin isimleri birçok nedene bağlı olarak verildi Yukarı ve aşağı kuarklar taşıdıkları izospinin yukarı ve aşağı bileşenleri olduklarında dolayı bu isimleri aldılar[48] Acayip kuarklar, kuark modeli ortaya çıkmadan yıllar önce kozmik ışınlarda keşfedilen acayip parçacıkların[49] Bjorken ile tılsım kuark fikrini ortaya atan Glashow "çalışmamıza "tılsımlı kuark" (charmed quark) adını verdik çünkü onun çekirdek altı dünyaya taşıdığı simetriyle büyülenmiş ve sevinmiştik" dedi[50] Alt ve üst kuark isimleri Harari tarafından, "yukarı ve aşağı kuarkların mantıksal eşleri" oldukları için seçildi Geçmişte üst ve alt kuarklar, sırasıyla "gerçeklik" ve "güzellik" isimleriyle de anıldı ancak bu isimler büyük ölçüde kullanımdan kalkmıştır

Elektrik yükü

Kuarklar kesirli elektrik yüküne sahiptir Çeşnisine bağlı olarak yükleri temel yükün -1⁄3 veya +2⁄3 katlarını alabilirler Yukarı, tılsım ve üst kuarkların (bunlara topluca yukarı-tip kuarklar denir) elektrik yükü +2⁄3 iken, aşağı, acayip ve alt kuarklar (aşağı-tip kuarklar) −1⁄3 elektrik yüküne sahiptir Antikuarklar eşlerinin tersi elektrik yüküne sahiptirler; yukarı-tip antikuarklar -2⁄3 ve aşağı-tip antikuarklar 1⁄3 elektrik yüküne sahiptir Bir hadronun elektrik yükü, barındırdığı kuarkların elektrik yükleri toplamına eşit olduğundan, bütün hadronlar tamsayı yüklere sahiptirler: üç kuarkın (baryonlar), üç antikuarkın (antibaryonlar) ve bir kuark ve bir antikuarkın (mezonlar) kombinasyonu her zaman tamsayı değerini verir

Örneğin atom çekirdeğinin bileşenleri nötron ve proton sırasıyla o ve +1 elektirk yüklerine sahiptirler; nötron iki aşağı kuark ve bir yukarı kuarktan ve proton da iki yukarı kuark ve bir aşağı kuarktan oluşur[

Spin
Spin temel taneciklerin içkin özelliklerinden biridir ve yönelimi önemli bir serbestlik derecesidir Bir cismin kendi ekseni etrafında dönüşü şeklinde canlandırılabilir (spin adı buradan gelir), yine de bu düşünce atomaltı ölçekte kısmen yanlıştır çünkü temel taneciklerin nokta benzeri olduklarına inanılmaktadı

Spin büyüklüğü, indirgenmiş Planck sabiti ħ (okunuşu: "haş bar") biriminden olan bir vektörle gösterilebilir Kuarklar için herhangi bir eksen boyunca spin vektörü bileşeninin ölçümü sadece +ħ/2 or −ħ/2 değerlerini verebilir; bu sebeple kuarklar spin-1⁄2 parçacıklar olarak sınıflandırılırlar

Zayıf etkileşim



Zamanın yukarıya doğru olduğu beta bozunumunun Feynman şeması CKM matriksi bu ve diğer kuark bozunmalarının olasılığını kodlar

Bir çeşninin kuarkı, başka bir çeşninin kuarkına sadece, parçacık fiziğindeki dört temel kuvvetten biri olan zayıf etkileşim ile dönüşebilir W bozonuelektron (e-) ve bir elektron antinötrinosuna (ve) ayrıldığı (resme bakınız) beta bozunumusanal bir W- parçacığı yayarak bir yukarı kuarka dönüşmesi ile olur Sonuçta nötron protona (uud) dönüşür Sonrasında W- bozonu da bir elektron ve bir elektron antinötrinosuna dönüşür
n → p + e + ve (Beta bozunumu, hadron notasyonu) udd → uud + e + ve (Beta bozunumu, kuark notasyonu) Beta bozunumu ve onun tersi olan süreç ters beta bozunumu pozitron emisyon tomografisi (PET) gibi tıbbi uygulamalarda ve nötrino keşfi gibi yüksek enerji deneylerinde kullanılır

Çeşni dönüşüm süreci bütün kuarklar için aynı iken her kuark kendi neslinden bir kuarka dönüşme eğilimindedir Bütün çeşni dönüşümleri için göreli eğilimler Cabibbo?Kobayashi?Maskawa matriksi (CKM matriksi) olarak bilinen bir matematik tablosu ile tanımlanır CMK matriksi elemanlarının yaklaşık değerleriBuradaki Vij i çeşnili kuarkın jçeşnili kuarka (veya tam tersi) dönüşümünün eğilimini gösterir[nb 6]
Leptonlar (yukarıdaki beta bozunumu şemasındaki W bozonunun sağı tarafı) için de bunun eşdeğeri olan Pontecorvo?Maki?Nakagawa?Sakat a matriksi (PMNS matriksi) bulunmaktadır[58] CMK ve PMNS matriksleri birlikte bütün çeşni dönüşümlerini tanımlamaktadır, ancak ikisi arasındaki bağlantı henüz net değildir

Güçlü etkileşim ve renk yükü

Daha çok bilgi için: Güçlü etkileşim ve Renk yükü



Bütün hadron türleri toplam 0 renk yüküne sahiptirler

Kuarklar renk yükü denilen bir özelliğe sahiptir Renk yükünün mavi, yeşilkırmızı olmak üzere rastgele işaretlenmiş üç türü bulunur[nb 7]antirenk ?antimavi, antiyeşil ve antikırmızı? ile tamamlanır Her kuark bir renk taşırken her antikuark da bir antirenk taşır
Üç rengin farklı kombinasyonları ile yüklenmiş kuarklar arasındaki çekme ve itme sistemi güçlü etkileşim olarak bilinir Güçlü etkileşime gluonlarkuvvet taşıyıcı parçacıklar aracılık eder Güçlü etkileşimi tanımlayan kuram kuantum renk dinamiğidir (KRD) Bir renk değeri ile yüklenmiş bir kuark, ona karşılık gelen antirengi taşıyan antikuarkla birlikte bir bağlı sistem oluşturabilir; üç (anti)kuark, birer (anti)renk benzer şekilde bağ oluşturacaktır İki çekici kuarkın sonucu renk nötrlüğü olacaktır: renk yükü ξξ yüklü bir antikuark sonucunda 0 renk yükü (veya "beyaz" renk) ve bir mezon oluşumu şeklinde sonuçlanacaktır Temel optikteki toplanır renk modeline benzer şekilde, herbiri farklı renkten olan üç kuarkın veya üç antikuarkın kombinasyonu da aynı "beyaz" renk yükü ve bir baryon veya antibaryon oluşumu şeklinde sonuçlanacaktır

Modern parçacık fiziğinde ayar simetrileri ?bir çeşit simetri grubu? parçacıklar arası etkileşimlerle ilgilidir (bkz ayar teorileri) SU(3)[62]x, y ve z olarak atandığından bağımsız olması ve koordinat eksenlerinin döndürülmesi durumunda değişmeden kalması gibi kuantum renk dinamiğinin fiziği de üç boyutlu renk uzayında hangi yönlerin mavi,kırmızı ya da yeşil olarak tanındığından bağımsızdır SU(3)c renk dönüşümleri renk uzayındaki "dönmelere" denk gelir (matematiksel ifadeyle bir kompleks uzay) Kuarkların renklerine göre fB, fG, fR[63] alt türleri olan her kuark çeşnisi (f) bir triplet oluşturur: SU(3)c'ün temel temsili altında dönüşen üç bileşenli bir kuantum alanı

Kütle

Kuarkların kütlelerini ifade etmek için iki terim kullanılır: çıplak kuark kütlesi kuarkın kendi başına olan kütlesidir ve bileşik kuark kütlesi de kuarkın ve onu çevreleyen gluon parçacık alanının kütlesinin toplamıdır[66]kuantum renk dinamiği bağlanma enerjisiMeV/c2 olan durgun kütlesine, bileşeni oluşturan üç değerlik kuarkın katkısı sadece 11 MeV/c2'dir, geriye kalanın çoğu gluonların kuantum renk dinamiği bağlanma enerjisine atfedilebilir
Standart Model'e göre, temel parçacıklar kütlelerini henüz gözlenmemiş Higgs bozonu ile bağlantılı olan Higgs mekanizmasından kazanır Fizikçiler, kütlesi neredeyse bir altın çekirdeğinin kütlesine

Çeşni (fizik)

Aşağıdaki tablo altı kuarkın başlıca yapısal özelliklerini özetlemektedir Çeşni kuantum sayıları (izospin (I3), tılsım (C, sihir de denilir), acayiplikS, spin ile karıştırılmamalıdır), üstlük (T) ve altlık (B′)) belli kuark çeşnilerine atanmıştır ve kuark temelli sistemlerin ve hadronların niteliklerini gösterir Baryonlar üç kuarktan oluştuğundan, baryon sayısı (B) bütün kuarklar için +1⁄3'tür Antikuarklar için elektrik yükü (Q) ve diğer bütün çeşni kuantum sayıları (B, I3, C, S, T, ve B′) ters işaretlidir Kütle ve toplam kuantum sayısı (J; nokta parçacıklar için spine eşittir) antikuarklarda işaret değiştirmez

( Kuark çeşni özellikleri

Adı Sembolü Kütlesi (MeV/c2)* J B Q I3 C S TB′ Antipaçacık Antiparçacık sembolü Birinci nesil Yukarı u 15 to 33 1⁄2 +1⁄3 +2⁄3 +1⁄2 0 0 0 0 Antiyukarı u Aşağı d 35 to 60 1⁄2 +1⁄3 −1⁄3 −1⁄2 0 0 0 0 Antiaşağı d İkinci nesil Tılsım c 1270+70−110 1⁄2 +1⁄3 +2⁄3 0 +1 0 0 0 Antitılsım c Acayip s 104+26−34 1⁄2 +1⁄3 −1⁄3 0 0 −1 0 0 Antiacayip s Üçüncü nesil Üst t 171200±2100 1⁄2 +1⁄3 +2⁄3 0 0 0 +1 0 Antiüst t Alt b 4200+170−70 1⁄2 +1⁄3 −1⁄3 0 0 0 0 −1 Antialt b J = toplam açısal momentum, B = baryon sayısı, Q = elektrik yükü, I3 = izospin, C = tılsım, S = acayiplik, Tüstlük, B′ = altlık
*4200 =+170−70 gibi gösterimler ölçüm kesinsizliğini belirtmektedir

Etkileşen kuarklar

Kuantum renk dinamiğinin tanımladığı gibi kuarklar arasındaki güçlü etkileşime, gluonlar olarak bilinen kütlesiz vektör ayar bozonları aracılık eder Her bir gluon bir renk yükü ve bir antirenk yükü taşır Parçacık etkileşimlerinin standart referans sisteminde gluonlar, kuarklar arasında sürekli olarak sanal emisyon ve absorbsiyon yolları ile takas edilir Bir gluon kuarklar arasında taşındığında, hem kuarkta hem de gluonda renk değişimi olur Örneğin bir kırmızı kuark bir kırmızı-antiyeşil gluon yayarsa yeşile döünüşür ve eğer bir yeşil kuark bir kırmızı-antiyeşil gluon soğurursa kırmızıya dönüşür Böylece, her kuarkın rengi sürekli değişirken güçlü etkileşim korunmuş olur
Gluonlar renk taşıdıklarından, diğer gluonları yayma ve soğurma yetisini sahiptirler Bu da asimptotik özgürlük olarak bilinen kuarkların birbirlerine yakınlaşırken aralarındaki kromodinamik (renk dinamiği) bağlanma kuvvetinin zayıflaması olgusuna sebep olur Diğer taraftan kuarklar arasındaki mesafe arttığında bağlanma kuvveti de güçlenir Renk alanı, lastik bandın uzatılması gibi gerilmiş bir hale gelir ve alanı güçlendirmek için uygun renkten daha çok gluon kendiliğinden yaratılır Belli enerji eşiğinin üzerinde kuark ve antikuark çiftleri üretilir Çiftler ayrılmış kuarklar ile bağlanır ve yeni hadronların oluşmasına sebep olur Kuarkların hiçbir zaman izole bir şekilde görülemeyeceğini söyleyen bu olgu renk hapsiBu hadronizasyon süreci, yüksek enerjili çarpışmalarda oluşan kuarkların bir başka yolla etkileşime girmeye başlamasından önce meydana gelir

Deniz kuarkları

Hadronlar, kuantum sayılarına katkıda bulunan değerlik kuarklar (qv) ile birlikte deniz kuarkları olarak bilinen sanal kuark-antikuark (qq) çiftleri içerirler

Sanal kuark-antikuark çiftleri, hadronlardaki değerlik kuarkların çevresinde bir çeşit "bulut" veya "zırh" olarak nitelendirilebilecek biçimde olma eğilimindedirler Bu bulut sanal gluonlardan oluşan dıştaki başka bir katmanla tamamlanır Bu katmanlar çevrelediği değerlik kuarka göre bir renk alırlar Kuantum renk dinamiği?değerlik kuarkın antirengini taşıyan?buluttaki sanal antikuarkların alanın içinde daha yakın olmalarını sağlar

Örneğin kırmızı bir kuark için, antikırmızı sanal antikuarklar, kırmızı sanal kuark eşlerinden ziyade kırmızı değerlik kuarka yakınlaşma eğiliminde olacaklardır

Kuark özdeğinin diğer evreleri

Daha çok bilgi için: QCD özdeği



Kuark özdeği faz diyagramının niteleyici sunumu Şemanın kesin ayrıntıları devam eden çalışmaların bir konusudur

Yeterli düzeyde uç şartlar altında, kuarklar hapisten kurtularak serbest parçacık haline gelebilir Asimptotik özgürlük boyunca, yüksek sıcaklıkta güçlü etkileşim zayıflar Nihayetinde renk hapsi kaybolacak ve serbest hareket eden kuarklar ve gluonların son derece sıcak bir plazmasıkuark?gluon plazması Bu durum için gerekli olan kesin koşullar bilinmemektedir ve çok miktarda spekülasyonun ve deneyin konusu olmuştur Son tahminler gerekli sıcaklığı 190±002×1012 kelvin değerine koymaktadır1980'lerde ve 1990'larda CERN'de yapılan birçok denemeye karşın şimdiye kadar serbest kuarklar ve gluonlar için gereken koşullara hiçbir zaman erişilemedi Ancak Göreli Ağır İyon Çarpıştırıcısı'ndaki son deneyler sonucunda "neredeyse kusursuz" akışkan hareketi yapan sıvı benzeri kuark özdeği için kanıtlar bulunmuştur

Kuark?gluon plazması, ağır kuark çiftlerinin sayı bakımından yukarı ve aşağı kuark çiftlerinden büyük farkla fazla olması ile nitelendirilebilir Hadronların kararlı olamayacağı kadar büyük bir sıcaklıkta Büyük Patlama'dan 10−6 saniye öncesindeki (kuark devri) bir dönemde evrenin kuark?gluon plazması ile dolu olduğuna inanılmaktadır
Yeterli düzeyde yüksek baryon yoğunluklarında ve göreli düşük sıcaklıklarda?muhtemelen nötron yıldızlarında bulunanlarla karşılaştırılabilecek değerlerde?kuark özdeğinin, zayıf etkileşen kuarkların Fermi sıvısınaCooper çiftlerinin yoğun hale gelmesi ve böylece de yerel SU(3)c simetrisinin kırılması ile karakterize edilebilir Cooper çiftleri renk yükü barındırdıklarından, buna benzer kuark özdeği evreleri renk süperiletkeni olacaklardır; yani renk yükü, kuark özdeğinden hiçbir dirençle karşılaşmadan geçebilecektir