Slovo kvark znie, ako by sa volal podľa tvarohu a v angličtine sa vraj rýmuje s bravčovým. Kvarky majú šesť vôní, môžu byť horné, dolné, vrchné, spodné, pôvabné a podivné. Teória popisujúca kvarky sa nazýva kvantová dynamika farieb. Ako k tomu došlo?
Slovo kvark vymyslel autor teoretickej predpovede existencie kvarkov americký fyzik Murray Gell-Mann. Najskôr vymyslel, ako bude slovo znieť (kuork), ale keďže v angličtine nie je vzťah medzi výslovnosťou a zápisom priamočiary, s písanou podobou prišiel až neskôr. Inšpiráciu našiel v básni Finnegans Wake od írskeho spisovateľa Jamesa Joycea, ktorú v tom čase čítal. V básni sa nachádza veta Three quarks for Muster Mark (Tri kvarky pre majstra Marka), ktorá mu padla do oka, pretože v tom čase boli objavené iba tri kvarky. Slovo kvark tu označuje hlas vtákov, niečo ako zakrákanie. Keďže v básni sa má rýmovať s menom Mark, výslovnosť nie je identická ako Gell-Mannov pôvodný nápad.
Lingvistická dilema
Nejasnosť vo výslovnosti slova kvark v angličtine panuje doteraz. Otázka je, či sa má vyslovovať tak, ako ho vyslovujeme aj my, alebo ako kuork, teda či sa rýmuje so slovom park alebo pork (bravčové). Druhú verziu vo svojej eseji A Quarrel We Can Settle (Rozpor, ktorý môžeme vyriešiť) prezentoval fyzik N. David Mermin, ktorý hľadal anglické slová obsahujúce rovnaké písmená a snažil sa nájsť všeobecné pravidlá ich výslovnosti. Dokonca si zaslúžil svojráznu pochvalu od profesionálneho jazykovedca: Každý si myslí, že sa môže vyjadrovať k lingvistike, ale problém s vami je, že ste v tom naozaj dobrý. Keď neskôr vydal zbierku svojich esejí knižne, práve podľa tejto otázky mala názov Why Quark Rhymes with Pork (Prečo sa kvark rýmuje s bravčovým).
Podivnosti a pôvabnosti
Kvarky boli objavené postupnou spoluprácou experimentov a teórie. Vedelo sa, že protón a neutrón, častice tvoriace atómové jadrá, majú veľmi podobnú hmotnosť. Fyzik Werner Heisenberg preto uvažoval, že ide o dva stavy jednej častice, nukleónu, teda jadrovej častice. Tieto stavy by zodpovedali rôznym hodnotám fyzikálnej veličiny charakterizujúcej túto časticu a tá dostala názov izospin. Spin, iná vlastnosť častíc súvisiaca s ich magnetizmom, má tiež dve hodnoty – toto a nejaké matematické vlastnosti sú všetko, čo má spoločné s izospinom, fyzikálne ide o niečo úplne iné. Hodnoty spinu sa zvyknú kresliť ako magnetka nasmerovaná hore alebo dole, čo aplikované pre izospin inšpirovalo mená prvých dvoch kvarkov tvoriacich protóny a neutróny: horný (up, u) a dolný (down, d).
Okrem protónov a neutrónov existujú aj ďalšie častice zložené z kvarkov, najmä dvoch alebo troch. Niektoré z týchto častíc mali podivne dlhú dobu života, podľa čoho sa aj nazývali podivné a tento názov prischol aj novému kvarku (strange, s), ktorý obsahovali. Neskôr bol doplnený pôvabný kvark (charm, c), pretože milo symetricky dopĺňal tabuľku častíc. Ďalej pribudli vrchný (top, t) a spodný (bottom, b) pomenované analogicky k prvým dvom. Boli navrhnuté aj poetické mená, pre t pravdivý (truth) a pre b krásny (beauty), no tie sa nepoužívajú s výnimkou prípadu, keď sa urýchľovače produkujúce častice s b kvarkami nazývajú beauty factories, teda továrne na krásu. Tieto druhy kvarkov sa nazývajú vône (angl. flavors). Dodajme, že symetrie, ktoré fyzikom dovolili objavovať kvarky, sú náhodným dôsledkom podobných hmotností a nie fundamentálnymi princípmi, protón a neutrón nie sú tá istá častica.
Farby, ktoré nevidno
Kvarky však majú ďalšiu vlastnosť s troma hodnotami, a tá už je fundamentálnou symetriou fyzikálnych zákonov. Nazýva sa farba alebo tiež farebný náboj, aj keď kvarky sú príliš malé na to, aby sme ich mohli vidieť v skutočných farbách. Môže mať tri hodnoty: červená (R), zelená (G) a modrá (B). Tie sa správajú podobne ako RGB systém skladania farieb známy napríklad zo starých CRT televízorov alebo z vnímania farieb troma receptormi v našich očiach. Teória farebného náboja sa nazýva kvantová chromodynamika, QCD (z gréckeho slova chroma znamenajúceho farba) analogicky k teórii elektrického náboja, elektrodynamike. QCD je jednou z hlavných súčastí štandardného modelu elementárnych častíc, v súčasnosti najpresnejšej fyzikálnej teórie mikrosveta.
Autor článku: LUKÁŠ KONEČNÝ
Prírodovedecká fakulta Univerzity Komenského v Bratislave
Viac podobných článkov nájdete na stránke vedator.space. Vedátora môžete sledovať aj prostredníctvom bezplatnej mobilnej aplikácie.
Viac takýchto článkov a exkluzívneho obsahu môžete získať vďaka predplatnému.
Máte predplatné?
Prihlásiť sa