Scientific abstract

Quarkopsluiting
Lange tijd werden electronen en nucleonen, de protonen en neutronen, beschouwd als de fundamentele bouwstenen van onze wereld. Er is echter gebleken dat de nucleonen zelf ook een interne
structuur hebben.
Deze nucleonen bestaan uit puntdeeltjes genaamd quarks, 3 quarks per nucleon om precies te
zijn. Quarks komen nooit alleen voor, ze bevinden zich altijd in groepjes van 3, zoals in nucleonen, of in groepjes van 2, zogenaamde mesonen. Experimenteel is gebleken dat deze quarks
daadwerkelijk bestaan, maar één los quark wordt nooit in de natuur aangetroffen. Dit fenomeen
wordt verklaard aan de hand van de zogenaamde kleurkracht waaraan elk quark is onderworpen.
Een quark heeft een bepaalde eigenschap genaamd “kleur”: rood, groen of blauw. (Dit zijn natuurlijk geen echte kleuren, het is meer een prettige manier om over een eigenschap van het quark
te praten. Die eigenschap laat precies 3 varianten toe.) De kleurkracht werkt nu zo, dat elk deeltje
dat vrij voorkomt in de natuur “wit” is, dus kleurneutraal: in het geval van een nucleon dus 1
rood, 1 groen en 1 blauw quark. De mesonen bestaan uit 1 quark en 1 antiquark, en zijn dus
bijvoorbeeld rood en antirood, en dat is samen ook kleurneutraal.
In het project wordt het Abels-Higgs Model besproken, een relatief simpel model voor de Quantumchromodynamica, de veldentheorie die de kleurkracht beschrijft. Dit model geeft een beeld
van de kleurkracht voor mesonen, dus systemen bestaande uit een quark en een antiquark.
Het Abels-Higgs Model beschrijft een aantal velden. Zoals een electrisch veld hoort bij een electrische lading, heeft een kleurlading een bijhorend “chromoelectrisch” veld. Quarks hebben kleurlading, dus zenden ook zo’n chromoelectrisch veld uit. Dat ziet er ongeveer als volgt uit:
Naarmate de afstand tussen de quarks groter wordt, ontstaat er, zoals in het plaatje te zien is,
een steeds groter veld. Het veld bevat energie, dus het kost energie om de quarks uit elkaar te
trekken. Anders dan bij gewone electrische ladingen blijft dit bij kleurladingen steeds evenveel
energie kosten, hoe groter de afstand ook wordt. Bij electrische ladingen wordt het snel minder
bij grotere afstand.
Als de quarks te ver van elkaar zijn verwijderd, bevat het veld zo veel energie dat, via de bekende
vergelijking van Einstein, E = mc2 , deze energie spontaan in massa wordt omgezet, er worden dus
nieuwe deeltjes gecreëerd:
1
Het kleurneutrale meson (het quark-antiquarkpaar) kan dus, met genoeg energie, splitsen in twee
andere kleurneutrale deeltjes. Het is niet mogelijk het kleurneutrale meson te splitsen in losse
quarks. Dat is quarkopsluiting.
2