Kleur-lading en quark-opsluitingKleur-ladingQuarks en gluonen zijn deeltjes met kleurlading. Net zoals elektrisch geladen deeltjes elkaar beïnvloeden door het uitwisselen van fotonen, zo is er bij "gekleurde" deeltjes de sterke wisselwerking door het uitwisselen van gluonen. Hierbij worden ze vaak aan elkaar "gelijmd".
Twee of meer quarks dichtbij elkaar wisselen gluonen uit, en maken zo een heel sterk "kleur-krachtveld" dat de quarks samenbindt. Hierbij verandert de kleurlading van een quark voortdurend.
Er zijn drie soorten kleur-lading: "rood", "groen" en "blauw" (samen "wit"); en drie corresponderende anti-kleurladingen (complementaire kleuren: cyaan, magenta, geel; ook samen wit). Een quark heeft één kleurlading, een antiquark een anti-kleurlading.
Quark-opsluiting
Kleurlading kan niet apart gevonden worden. We moeten concluderen dat de quarks zijn opgesloten in hadronen, groepjes van 2 of 3. Deze deeltjes zijn zo samengesteld dat ze kleur-neutraal zijn**).
Het standaardmodel kwam voort uit de experimentele aanwijzingen dat quarks alleen voorkomen in baryonen (drie quarks) en mesonen (een quark met zijn anti-quark). Nu zien we dat deze combinaties als enige kleur-neutraal kunnen zijn. Deeltjes als losse quarks, (ud), of (uddd) hebben altijd een netto-kleurlading, en die is nooit waargenomen.
Hoe werkt kleurlading?De kleurlading blijft altijd behouden. Als een quark een gluon uitzendt, of opneemt, zal de kleurlading ervan zo veranderen dat de totale kleurlading constant blijft.
De quarks in een hadron wisselen onderling heel vaak gluonen uit, zodat we de kleurlading van een individuele quark niet kunnen waarnemen. De kleurladingen veranderen wel steeds zodanig, dat het hadron als geheel kleur-neutraal blijft, en waarneembaar.
KleurkrachtveldDe quarks in een hadron zijn voortdurend bezig met het uitwisselen van gluonen. De wolk van gluonen, die de quarks bijeen houdt, noemen de natuurkundigen het "kleurkrachtveld".En nu komt er weer iets vreemds: als je één van de quarks in een hadron zou kunnen wegtrekken van zijn buren, dan zou de aantrekkende kracht steeds groter worden! Het is alsof je een veer spant: steeds meer energie is nodig voor een zelfde stukje afstand erbij.
Bij een bepaalde afstand is het energetisch voordeliger voor het kleurkrachtveld om te "knappen" en twee nieuwe quarks te leveren (quark en anti-quark).
De totale energie blijft dan constant: de massa van de nieuwe quarks is gelijkwaardig met de afname in energie van het krachtveld, dat nu weer in "ontspannen toestand" is.
*) Van de 3 combinaties: r + anti-r , g + anti-g , b + anti-b zijn er maar 2 onafhankelijk. Zie: Why are there eight gluons?
**) Meer dan drie quarks moeten wel samen kunnen zijn in een 'quark-gluonplasma' zoals dat bestond vlak na de Oerknal. Nu wordt geprobeerd het weer te maken, door zware ionen te laten botsen. De theorie van de sterke wisselwerking heet: Quantumchromodynamica (Gr. 'chrôma' - kleur).
NB. (Tekst in plaatje hierboven.) |
Het grootste verschil tussen de sterke en de elektromagnetische wisselwerking is wel dat de wisselwerkingsdeeltjes van de sterke kracht, de gluonen, ook kleurlading meedragen. Fotonen worden uitgezonden en opgenomen door elektrisch geladen deeltjes, maar hebben zelf geen lading.
| Quarks Smaak Pauli | Verval |
