クォークと呼ばれるものがあります。 （わかりました、もっと良い名前にしたいのですが、物理学での名前の付け方は担当していません。）クォークは、基本的な構成要素である小さなティーンエイジャーの小さな粒子です（少しだけ正確にわかります）。問題の。私たちが知る限り、クォーク自体は小さなものでできていません。詳細は今後さらに変わる可能性がありますが、今のところはそれで十分です。
クォークには6つの種類があり、それぞれ異なるが風変わりな名前が付けられています。アップ、ダウン、トップ、ボトム、ストレンジ、チャームです。そして、その名前にもかかわらず、6つ組の中で最も奇妙なのは、実際にはトップクォークです。
深く掘り下げましょう。
逆さまの世界
断然、遭遇する最も一般的なクォークは、上下のクォークです。それらは、トリプレットで束ねて陽子（2つのアップとダウン）と中性子（2つのダウンとアップ）を形成するものです。陽子のおなじみの正電荷と中性子上の中性電荷を形成するには、クォークに分数電荷が必要です。奇妙に聞こえるかもしれませんが、それは 思想 陽子と電子の電荷が基本であると。結局、私たちは間違っていました。アップクォークはプラス2/3の料金で、ダウンクォークはマイナス3分の1です。
クォークについてさらに混乱しているのは、それらが驚くほど軽いということです。アップクォークは陽子の質量のわずか0.2％ですが、そのパートナーであるダウンクォークは陽子の質量の約0.5％です。では、これらの粗大粒子はどのようにして重い陽子の質量になるのでしょうか？
答えは、クォークを結びつける力、つまり強い核力です。クォーク間のこの束縛は非常に強く、同様に帯電したクォークの自然な電気反発力を簡単に打ち負かしています。そして、エネルギーは質量と同じものです（ありがとう、アインシュタイン！）、陽子の質量は実際には接着剤によるものであり、クォーク自体によるものではありません。
上に住む
すべてのクォークがそれほど大きいわけではありません。しかし素粒子物理学の世界では、ビッグは悪いニュースです。巨大であることは、高くて細い山の頂上にいるようなものです。確かに、景色は素晴らしいですが、風の少しのヒントは、あなたをより安定した位置に倒れさせるでしょう。そして、安定とは小さなことを意味します-不安定に苦しんでいる大きな粒子である場合、すぐに小さな従兄弟のシャワーに変化していることに気づきます。
つまり、人生は上下のクォークにとってはただの桃だということです。彼らは最小です。彼らは素晴らしい見解を持っていませんが、存在する崖から落ちる危険はありません。次に大きいクォークである奇妙で魅力的なものは、自然の豊かさにはほとんど見られません。それらは非常に大きいので、そもそも作るのが難しいです。そして、それらがエキゾチックなプロセスで製造されるとすぐに、それらはすぐに何か他のものに崩壊し、記憶だけを残します。
かなり長い間、物理学者はこれら4つのクォークしか存在しないと考えていました-アップ、ダウン、奇妙、そして魅力的です。しかし、1970年代の初めに、彼らは、kaonを含むいくつかのまれな崩壊を調べることによって、別の方法で疑い始めました（そして、私は物事の命名を担当していません。kaonは、奇妙なクォークとアップまたはダウンクォークのデュオです） 。これらのkaonを生み出した奇妙な崩壊を説明するために、理論家は上と下と呼ばれる新しいクォークのペアの存在を推測しなければなりませんでした。これらの新しいクォークは、他の4つよりもはるかに重かったです（そうでなければ、今までにそれらを見たことがあるでしょう）。
クォーク5番（下部）が1977年に既知の測定された粒子のクラブに参加すると、レースは6番目で最後の粒子（上部）を見つけるために行われました。しかし、問題は、それがどれほど大きいか誰にもわからなかったことでした。つまり、粒子加速器を取り出す前にどれほど強力である必要があるかがわかりませんでした。毎年、世界中のグループが機材をアップグレードし、毎年不足して、当時の仮想粒子の質量を押し上げてきました。
フェルミラボの研究者たちがついに、質量が陽子よりも約200倍重いスケールを倒しているトップクォークの発見を主張できるようになったのは、1995年2月まででした。そのとおりです。アップクォークとダウンクォークは陽子を陽子にする作業をほとんど行いませんが、トップクォークは原子全体を簡単にボディスラムできます。
ヒッグスに入る
トップクォークはアップクォークの約100兆倍重い。それはすばらしい。しかし、なぜ？なぜクォークの質量の範囲がこんなに大きいのですか？
ここがヒッグスボソンの出番です。ヒッグスボソンは、宇宙を埋める見えない接着剤のように、時空全体に浸透するフィールド（一種の電磁気フィールドのようなヒッグスフィールド）に関連付けられています。電子やニュートリノ、クォークなどの他の基本的な粒子は、場所を移動するためにこのフィールドを泳ぐ必要があります。基本粒子がヒッグス場を無視できないという事実そのものが（さまざまな雑多な数学を通じて）それらが質量を持っているまさにその理由です。
ああ、手がかり。ヒッグスが何らかの形で質量の概念に何らかの形で関連付けられており、トップクォークが最も重いクォークから遠く離れている場合、ヒッグスボソンとトップクォークは ベスト 友達の。
そして、何年にもわたって、トップクォークはヒッグスを理解するための1つの入り口になりました。ヒッグス自体をさらに研究することで、トップクォークの不思議なほど大きな質量についていくつかの視点が得られることが期待されます。
ポール・M・サッター の天体物理学者です オハイオ州立大学、 たくさんの 宇宙飛行士に聞く そして 宇宙ラジオ、作者 宇宙でのあなたの場所.
