ക്വാർക്ക്

ക്വാർക്കുളുടെ പ്രവർത്തന അഭിരുചികൾ.

ഇന്നത്തെ അറിവുകളനുസരിച്ച് പ്രപഞ്ചത്തിലെ മൗലികകണങ്ങളിലൊന്നാണ് ക്വാർക്ക്. ക്വാർക്കുകൾ കൊണ്ട് നിർമ്മിതമായിരിക്കുന്ന വലിയ കണങ്ങളെ ഹാഡ്രോണുകൾ എന്നു പറയും. ഹാഡ്രോണുകളായ പ്രോട്ടോൺ, ന്യൂട്രോൺ എന്നിവ മൂന്നുവീതം ക്വാർക്കുകളാൽ നിർമ്മിതമാണ്.

പശ്ചാത്തലം

കുറച്ചു നാളുകൾക്കു മുൻപു വരെ പ്രോട്ടോണുകളെയും, ന്യൂട്രോണുകളെയുമാണ്‌ മൗലിക കണങ്ങളായി കരുതിയിരുന്നത്‌. എന്നാൽ ഏകദേശം 20 വർഷങ്ങൾക്ക്‌ മുൻപ്‌ പ്രോട്ടോണുകളെ, മറ്റ്‌ പ്രോട്ടോണുകളും ഇലക്‌ട്രോണുകളുമായുള്ള സംഘട്ടനത്തിനു വിധേയമാക്കിയപ്പോൾ ഇവ ചെറു കണങ്ങളാൽ നിർമിതമാണെന്ന് മനസ്സിലായി. ക്വാർക്ക്‌ എന്ന ആശയം കൊണ്ടുവന്നത്‌ അമേരിക്കൻ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ മുറെ ജെൽമാൻ ആണ്‌. ഇതിന്‌ 1969-ൽ അദ്ദേഹത്തിന്‌ നോബൽ സമ്മാനം ലഭിച്ചു. ജയിംസ്‌ ജോയ്‌സിന്റെ ഫിനിഗൻസ്‌ വേക്ക്‌ എന്ന നോവലിലെ 'Three quarks for muster Mark' എന്ന പ്രയോഗത്തിൽ നിന്നാണ്‌ ക്വാർക്ക്‌ എന്ന പേരിന്റെ ഉത്ഭവം.

വിവിധതരം ക്വാർക്കുകൾ

ക്വാർക്കുകൾ താഴെപ്പറയുന്ന ആറു തരത്തിലുണ്ട്‌.

1. അപ്‌ (u)
2. ഡൗൺ (d)
3. സ്ട്രേഞ്ച് (s)
4. ചാംഡ്‌ (c)
5. ബോട്ടം (b)
6. ടോപ്‌ (t)

ഇതിൽ ആദ്യത്തെ മൂന്നെണ്ണത്തെയും വളരെ നേരത്തേ കണ്ടെത്തിയതായിരുന്നു. ഇതിനു ശേഷം 1974-ൽ ജെ (j) എന്നു വിളിക്കുന്ന ഒരു കണത്തെ കണ്ടെത്തി. ഈ കണത്തിന്റെ ഘടനയെ വിശദീകരിക്കുവാൻ കൊണ്ടുവന്ന ക്വാർക്കാണ്‌ ചാംഡ്‌ (c). 1977-ൽ കണ്ടെത്തിയ 'അപ്‌സിലോൺ' (Upsilon) എന്ന കണത്തിനു വേണ്ടി ബോട്ടം (b) ക്വാർക്കും ജന്മമെടുത്തു. 1995-ലാണ്‌ ടോപ്‌ (t) ക്വാർക്കിനെ കണ്ടെത്തിയത്‌. ഈ കണ്ടെത്തിയ ക്വാർക്കുകൾക്കെല്ലാം തന്നെ പ്രതിക്വാർക്കുകളും ഉണ്ട്‌. ഇവ u?, d?, s?, c?, b?, t? എന്നറിയപ്പെടുന്നു. ഇങ്ങനെ ആറ്‌ ക്വാർക്കുകളും ആറു പ്രതി ക്വാർക്കുകളും കൂടി ആകെ പന്ത്രണ്ട്‌ ക്വാർക്കുകൾ. ഇവ ചേർന്ന് ധാരാളം കണങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കാമെങ്കിലും ഭാരം കൂടുമ്പോൾ കണങ്ങൾ അസ്ഥിരമാകുന്നതിനാൽ അങ്ങനെ സംഭവിക്കുന്നില്ല. അണുവിലെ കണങ്ങൾ ക്വാർക്കുകൾ കൊണ്ടാണ്‌ നിർമ്മിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത്. ഒരു പ്രോട്ടോൺ രണ്ട്‌ അപ്‌ (u) ക്വാർക്കും ഒരു ഡൗൺ (d) ക്വാർക്കും കൊണ്ടാണ്‌ ഉണ്ടാക്കിയിരിക്കുന്നത്‌. അതുപോലെ ന്യൂട്രോണിൽ രണ്ട്‌ ഡൗൺ(d) ക്വാർക്കും ഒരു അപ്‌(u) ക്വാർക്കുമാണുള്ളത്‌.

ക്വാർക്കിന്റെ ചാർജ്ജ്

ക്വാർക്കുകളുടെ ചാർജ്ജ് ഭിന്നസംഖ്യ (fractional) ആണ്‌. അതായത്‌ ഒരു u ക്വാർക്കിന്‌ 2/3 ഇലക്ട്രോൺ ചാർജ്ജും d യ്ക്കും s നും -1/3 ഇലക്ട്രോൺ ചാർജ്ജുമാണുള്ളത്‌. c, b, t എന്നീ ക്വാർക്കുകൾക്ക്‌ യഥാക്രമം 2/3, -1/3, -1/3 ഇലക്ട്രോൺ ചാർജ്ജുകളാണ്‌.

ഇത്തരത്തിൽ പ്രോട്ടോണിന്റെയും ന്യൂട്രോണിന്റെയും ചാർജ്ജ് കണക്കാക്കിയാൽ താഴെക്കാണുന്ന രീതിയിൽ യഥാക്രമം 1, 0 എന്നിങ്ങനെയാണെന്നു കാണാം.

പ്രോട്ടോണിന്റെ ചാർജ്ജ് (രണ്ട് അപ് ക്വാർക്കും ഒരു ഡൗൺ ക്വാർക്കും): $\frac{2}{3}+\frac{2}{3}-\frac{1}{3}=\frac{3}{3}=1$

ന്യൂട്രോണിന്റെ ചാർജ്ജ് (ഒരു അപ് ക്വാർക്കും രണ്ട് ഡൗൺ ക്വാർക്കും): $\frac{2}{3}-\frac{1}{3}-\frac{1}{3}=\frac{0}{3}=0$

== ക്വാണ്ടം ക്രോമോ ഡയനാമിക്സ്‌ == ക്വാണ്ടം ക്രോമോഡയനാമിക്സ്‌ ക്വാർക്കുകളെ കുറിച്ച്‌ പഠനം നടത്തുന്ന ശാസ്ത്ര ശാഖയാണ്‌ ക്വാണ്ടം ക്രോമോഡയനാമിക്സ്‌ (QCD). അനുദിനം പുരോഗമിച്ചു കൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഈ ശാസ്ത്ര ശാഖയിൽ നിന്ന്‌ ഒരു പക്ഷേ ശാസ്ത്ര സമസ്യകളുടെ നിരവധി ഉത്തരങ്ങൾ ലഭിച്ചേക്കാം.

അവലംബം

• ഡോർലിങ് കിൻഡർസ്ലെയ് - കൺസൈസ് എൻസൈക്ലോപീഡിയ സയൻസ് - ലേഖകൻ: നീൽ ആർഡ്‌ലി