String-Theorie und der Quantenchromodynamik

Als Quantenphysik in den Kern des Atoms zu erweitern versucht wurden neue Taktik erforderlich. Die Quantentheorie des Atomkerns, und die Teilchen, die es ausmachen, heißt Quantenchromodynamik

(QCD). Die String-Theorie entstand aus einem Versuch, dieses gleiche Verhalten zu erklären.

QED versucht, die Situation zu vereinfachen, indem nur zwei Aspekte des Atoms zu analysieren - das Photon und das Elektron -, die sie durch die Behandlung der Kern als eine riesige, sehr weit entfernten Objekt tun könnte. Mit QED schließlich an Ort und Stelle waren die Physiker einen guten harten Blick auf den Kern des Atoms zu nehmen bereit.

Die Stücke, die den Kern bilden: Nukleonen

Der Kern eines Atoms ist aus Partikeln zusammengesetzt genannt Nukleonen, die in zwei Typen: positiv geladene Protonen und die ungeladenen Neutronen. Die Protonen wurden im Jahre 1919 entdeckt, während die Neutronen im Jahre 1932 entdeckt.

Das Proton ist etwa 1.836-mal so schwer wie das Elektron. Das Neutron ist etwa die gleiche Größe wie das Proton, so das Paar von ihnen ist wesentlich größer als die Elektronen. Trotz dieses Unterschieds in der Größe, die Protonen und Elektronen haben gleiche elektrische Ladungen, aber entgegengesetzter sign- das Proton ist positiv, während das Elektron negativ ist.

Das Wachstum der Technologie für die Konstruktion erlaubt und den Bau von größeren und leistungsfähigeren Teilchenbeschleuniger, die Physiker verwenden Partikel ineinander zu zerschlagen und zu sehen, was herauskommt. Mit großer Freude, begann Physiker Protonen ineinander, in der Hoffnung, herauszufinden, was in ihnen war zertrümmert.

In der Tat, diese Arbeit zu versuchen, die Geheimnisse dieser Nukleonen aufzudecken würde direkt an die ersten Einblicke in die String-Theorie führen. Ein junger Physiker am CERN angelegt, um eine obskure mathematische Formel, um das Verhalten von Teilchen in einem Teilchenbeschleuniger zu beschreiben, und dies wird von vielen als der Ausgangspunkt der Stringtheorie gesehen.

Die Stücke, die die Nukleon Stücke bilden: Quarks

Heute sind die Nukleonen bekannten Typen zu sein, Hadronen, die Partikel aus noch kleineren Teilchen genannt gemacht Quarks. Das Konzept der Quarks wurde unabhängig von Murray Gell-Mann und George Zweig im Jahr 1964 (obwohl der Name, genommen von James Joyce vorgeschlagen Finnegan Wake, ist reine Gell-Mann), die verdiente Gell-Mann 1969 den Nobelpreis für Physik teil. Die Quarks werden durch noch andere Partikel gehalten, die so genannte Gluonen.

In diesem Modell sowohl das Proton und das Neutron aus drei Quarks zusammengesetzt. Diese Quarks haben Quanteneigenschaften, wie Masse, elektrische Ladung und Spin (siehe den nächsten Abschnitt für eine Erklärung der Spin). Es gibt tatsächlich insgesamt sechs Aromen (Oder Typen) von Quarks, von denen alle experimentell beobachtet wurden:

• Up-Quark

• Down-Quark

• Charm-Quark

• Strange-Quark

• Top-Quark

• Bottom-Quark

Die Eigenschaften des Protons und Neutronen werden durch die spezifische Kombination von Quarks bestimmt, die sie zusammensetzen. Zum Beispiel wird eine Ladung des Protons ist durch Addition der elektrischen Ladung der drei Quarks im Inneren erreicht - zwei up-Quarks und einem down-Quark.

In der Tat ist jedes Proton aus zwei up-Quarks und einem down-Quark gemacht, so dass sie alle genau gleich. Jeder Neutronen ist identisch mit jedem anderen Neutronen (bestehend aus einem up-Quark und zwei down-Quarks).

Zusätzlich zu den Standardquantenmechanischen Eigenschaften (Ladung, Masse und Spin), Quarks haben eine andere Eigenschaft, die aus der Theorie kam, rief Farbe berechnen. Dies ist etwas ähnlich wie elektrische Ladung im Prinzip, aber es ist eine ganz ausgeprägte Eigenschaft der Quarks. Es kommt in drei Sorten, mit dem Namen rot grün, und blau.

Da QED die Quantentheorie der elektrischen Ladung beschreibt, QCD beschreibt die Quantentheorie der Farbladung. Die Farbladung ist die Quelle des Namens Quantenchromodynamik, weil # 147-Chroma # 148- ist Griechisch für # 147-Farbe # 148.

Zusätzlich zu den Quarks existieren Teilchen genannt Gluonen. Die Gluonen binden die Quarks zusammen, wie eine Art Gummibänder (in einem sehr metaphorischen Sinn). Diese Gluonen sind die Eichbosonen für die starke Kernkraft, ebenso wie die Photonen die Eichbosonen für Elektromagnetismus sind.