Partikel fundamental
| English | Bahasa Indonesia |
|---|---|
| fundamental particles/ˌfʌndəˈmentl ˈpɑːtɪklz/ | partikel fundamental |
| quarks/kwɑːks/ | quark |
| flavours/ˈfleɪvəz/ | rasa |
| antiquark/ˈæntɪkwɑːk/ | antikuark |
| hadrons/ˈhædrɒnz/ | hadron |
| baryons/ˈbæriɒnz/ | barion |
| mesons/ˈmiːzɒnz/ | meson |
| leptons/ˈleptɒnz/ | lepton |
Di dalam proton
- Proton dan neutron terasa padat — tetapi mereka bukan partikel fundamental.
- Masing-masing dibangun dari partikel titik yang lebih kecil disebut kuark.
- Beberapa partikel tidak memiliki bagian yang lebih kecil; itulah yang benar-benar fundamental.
Lab partikel fundamental
Urutkan partikel berdasarkan keluarga atau interaksi yang mendefinisikannya.
Kuark
- Enam rasa. Up, charm, top memiliki muatan $+\tfrac{2}{3}e$; down, strange, bottom memiliki $-\tfrac{1}{3}e$.
- Masing-masing memiliki antikuark dengan muatan berlawanan.
Enam rasa kuark: tipe-up membawa +⅔e, tipe-down membawa −⅓e
Berapa muatan pada kuark up?
Kuark tipe-up (up, charm, top) membawa $+\tfrac{2}{3}e$; tipe-down (down, strange, bottom) membawa $-\tfrac{1}{3}e$.
Hadron: baryon dan meson
- Partikel yang dibangun dari kuark adalah hadron.
- Baryon = tiga kuark; meson = satu kuark dan satu antikuar.
Cocokkan setiap hadron dengan pembentukannya.
Proton dan neutron adalah baryon (tiga kuark); pion adalah meson (kuark + antikuark).
Proton dan neutron
- Proton = u u d: muatan $\tfrac{2}{3} + \tfrac{2}{3} - \tfrac{1}{3} = +1$.
- Neutron = u d d: muatan $\tfrac{2}{3} - \tfrac{1}{3} - \tfrac{1}{3} = 0$.
Proton terbuat dari kuark mana?
Proton = u u d, menghasilkan muatan $\tfrac{2}{3} + \tfrac{2}{3} - \tfrac{1}{3} = +1$.
Neutron adalah u d d. Berapa total muatannya, dalam satuan $e$?
$\tfrac{2}{3} - \tfrac{1}{3} - \tfrac{1}{3} = 0$ — neutron tidak bermuatan.
Contoh terpecahkan: kuark dalam partikel α
Partikel α adalah dua proton dan dua neutron. Tunjukkan, menggunakan kuark, bahwa setiap hadron di dalamnya memiliki muatan $0$ atau $+e$, dan temukan total konten kuark.
- Setiap proton adalah uud: $\tfrac{2}{3} + \tfrac{2}{3} - \tfrac{1}{3} = +1$, sehingga muatan $+e$. Ini adalah baryon (tiga kuark).
- Setiap neutron adalah udd: $\tfrac{2}{3} - \tfrac{1}{3} - \tfrac{1}{3} = 0$. Juga baryon.
- Seluruh partikel α: kuark up $2 \times 2 + 2 \times 1 = 6$; kuark down $2 \times 1 + 2 \times 2 = 6$.
- Cek: $6\left(+\tfrac{2}{3}\right) + 6\left(-\tfrac{1}{3}\right) = 4 - 2 = +2$, muatan partikel alfa $+2e$.
Inti helium-3 mengandung dua proton dan satu neutron. Berapa banyak kuark ke bawah yang dimilikinya?
Setiap proton (uud) memiliki satu kuark down dan neutron (udd) memiliki dua: $1 + 1 + 2 = 4$.
Peluruhan β dalam istilah kuark
- β$^{-}$: neutron berubah menjadi proton — kuark down berubah menjadi kuark up.
- β$^{+}$: proton berubah menjadi neutron — kuark up berubah menjadi kuark down.
Peluruhan β⁻ secara dekat: satu kuark down berbalik menjadi kuark up, sehingga neutron menjadi proton
Dalam peluruhan β$^{-}$, perubahan kuark apa yang terjadi?
Neutron (u d d) menjadi proton (u u d): satu down → up, memancarkan $\beta^{-}$ dan antineutrino.
Lepton dan apa yang fundamental
- Lepton (elektron, neutrino) adalah fundamental dan bukan terbuat dari kuark.
- Fundamental: kuark, elektron, positron, neutrino. Tidak fundamental: proton, neutron, meson (semua hadron).
Partikel tersortir menjadi hadron (terbuat dari kuark) dan lepton (fundamental, tidak terbuat dari kuark)
Pilih semua partikel yang bersifat fundamental.
Kuark dan lepton (elektron, neutrino) adalah fundamental. Proton dan meson adalah hadron — terdiri dari kuark.
Elektron adalah lepton dan tidak terdiri dari kuark.
Lepton (elektron dan neutrino) adalah partikel fundamental, bukan dibangun dari kuark.
Contoh terpecahkan: meson netral
Partikel Q adalah meson dengan muatan nol. Ia memiliki massa $0.67\ \text{u}$ dan energi kinetik $2.1 \times 10^{-16}\ \text{J}$.
- Komposisi yang mungkin: sebuah kuark dengan antikuarknya sendiri, misalnya $\text{u}\bar{\text{u}}$: $+\tfrac{2}{3} - \tfrac{2}{3} = 0$. ($\text{d}\bar{\text{d}}$ juga akan berfungsi.)
- Mengapa bukan dua kuark? Meson selalu merupakan kuark dan antikuark; dua kuark bersama-sama bukanlah meson.
- Kecepatan: $E_{\text{K}} = \tfrac{1}{2}mv^{2}$ dengan $m = 0.67 \times 1.66 \times 10^{-27} = 1.1 \times 10^{-27}\ \text{kg}$, sehingga $v = \sqrt{\dfrac{2 \times 2.1 \times 10^{-16}}{1.1 \times 10^{-27}}} = 6.1 \times 10^{5}\ \dfrac{\text{m}}{\text{s}}$.
- Pengecekan: jauh di bawah kecepatan cahaya, sehingga rumus energi kinetik biasa cukup digunakan.
Meson terdiri dari sebuah kuark dan sebuah ____.
Meson adalah pasangan kuark–antikuark; baryon adalah tiga kuark. Meson netral memasangkan kuark dengan antikuark bermuatan berlawanan, seperti up dengan anti-up.
"Dasar" berarti tidak terdiri dari apa pun yang lebih kecil: kuark dan lepton adalah dasar; proton, neutron, dan hadron lainnya tidak. Antikuark membawa muatan berlawanan, sehingga meson netral pasangan kuark dengan antikuark yang sesuai. Dalam peluruhan β$^{-}$ perubahan kuarknya adalah d → u — kenaikan muatan $+1$ yang diseimbangkan oleh muatan $-1$ elektron yang dipancarkan — dan elektron dibentuk dalam peluruhan tersebut, bukan dilepaskan dari orbit.
Anda telah memahaminya
- kuark adalah fundamental (tipe-atas $+\tfrac{2}{3}e$, tipe-bawah $-\tfrac{1}{3}e$; antikuark berlawanan)
- barion = 3 kuark (proton uud, neutron udd); meson = kuark + antikuark; kuark dalam inti hanya hasil penjumlahan kuark dari proton dan neutronnya
- dalam peluruhan β$^{-}$ kuark bawah → kuark atas; lepton (elektron, neutrino) bersifat fundamental