How big is S-kvarko?

La S-kvarko estas la tria plej malpeza el la ses specoj de kvarko. Ĝi troviĝas en mallongdaŭraj partikloj kiel kaonoj, dum ordinara materio konsistas el la pli malpezaj U-kvarkoj kaj D-kvarkoj. Neniu eksperimento mezuris ĝian grandon, do la montrita valoro ne estas mezuro. Eksperimentoj trovis nur, ke kvarkoj, se ili havas ian grandon entute, estas ne pli ol ĉirkaŭ unu parto el 2 000 de la larĝo de protono.

Grando

La linio pri grando supre montras 4 zeptometrojn. Zeptometro estas 10⁻²¹ metroj, milono de miliardono de miliardono de metro. La skribo 10⁻²¹ signifas 1 dividitan per 1 kun 21 nuloj post ĝi. Neniu eksperimento mezuris grandon de iu ajn speco de kvarko.

Anstataŭe eksperimentoj fiksis supran limon. Ĉe la akcelilo HERA la eksperimento ZEUS koliziigis elektronojn kun protonoj kaj ne trovis signon, ke la kvarkoj en la protonoj havas ian grandon. En 2016 ĝi raportis, ke la radiuso de kvarko devas esti malpli ol 4,3 × 10⁻¹⁹ metroj, tial kvarko estas malpli ol ĉirkaŭ 8,6 × 10⁻¹⁹ metrojn larĝa.

Tiu limo venas de kvarkoj en protonoj, ne specife de S-kvarkoj. Ĝi estas ĉirkaŭ 200 fojojn la grando en la esplorilo, do neniu eksperimento kontraŭdiras tiun grandon, kaj neniu subtenas ĝin.

Komparoj de grando

Protono, ĉirkaŭ 1,7 femtometrojn (1,7 × 10⁻¹⁵ metrojn) larĝa, estas ĉirkaŭ 2 000 fojojn pli larĝa ol la plej granda larĝo, kiun eksperimentoj permesas por kvarko.
Se protono pligrandiĝus ĝis la grando de korbopilko, ĉirkaŭ 24 centimetrojn larĝa, kvarko ĉe tiu limo estus ĉirkaŭ 0,12 milimetrojn larĝa, iom pli larĝa ol tipa homa haro.
En la sama skalo hidrogena atomo estus ĉirkaŭ 15 kilometrojn larĝa.

La unuaj strangaj partikloj

En 1947 Clifford Butler kaj George Rochester de la Universitato de Manĉestro raportis spurojn de partikloj, malsimilaj al ĉiuj antaŭe viditaj. Ili fotis la spurojn en nebula kamero, aparato, en kiu elektre ŝargitaj partikloj lasas spurojn el etaj nuboj. La partikloj poste fariĝis konataj kiel kaonoj.

Kaonoj ne konformis al iu ajn bildo, kiun fizikistoj havis tiutempe. Ili estis pezaj, ĉirkaŭ duono de la maso de protono, tamen ili vivis relative longe antaŭ ol disfali. En la 1950-aj jaroj Murray Gell-Mann, Kazuhiko Nishijima, Abraham Pais kaj aliaj klarigis tion per nova eco nomata strangeco. La nomo spegulis, kiom strangaj la partikloj ĉiam ŝajnis.

Hodiaŭ strangeco estas atribuata al la S-kvarko. Pozitiva kaono, ekzemple, konsistas el U-kvarko parigita kun S-antikvarko, la kontraŭmateria partnero de la S-kvarko.

Pli peza kvarko

La Particle Data Group, kiu kolektas la mezurojn de partikloj tra la mondo, donas la mason de la S-kvarko kiel 93,5 MeV. Fizikistoj pri partikloj donas masojn per unuoj de energio, kaj MeV estas miliono da elektronvoltoj. La maso de la S-kvarko estas ĉirkaŭ 20 fojojn la maso de D-kvarko kaj 43 fojojn la maso de U-kvarko.

Pli pezaj kvarkoj estas malstabilaj, kaj la malforta forto transformas ilin en pli malpezajn. Tial partikloj enhavantaj S-kvarkojn fine disfalas. Pozitiva kaono vivas averaĝe ĉirkaŭ 12 miliardonojn de sekundo. La lambda-partiklo, farita el U-kvarko, D-kvarko kaj S-kvarko, daŭras ĉirkaŭ kvaronon de miliardono de sekundo.