Charmkvark, gluon, myon og tau: Derfor har de allermindste partikler så mærkværdige navne

Det er ikke mere end 100 år siden, at atomet blev anset som værende udeleligt; som den allermindste byggeklods i verden.

I slutningen af 1800-tallet og begyndelsen af 1900-tallet viste det sig imidlertid, at det var mere kompliceret end som så.

Elektroner, protoner og neutroner kom på banen – de to første med henholdsvis negativ og positiv ladning, som udligner hinanden.

For mange af os stopper vores viden nok der, men der findes altså endnu mindre bestanddele, og de kaldes elementarpartikler.

»Lige indtil det eventuelt bliver modbevist ved fundet af noget mindre,« siger Are Raklev ved Universitetet i Oslo.

»Engang var atomer elementære. Så troede man, at protoner var elementære, men det var de jo ikke.«

Protonerne består nemlig af de endnu mindre kvarker og gluoner.

»Nu er vi overbeviste om, at kvarkerne er elementarpartikler,« siger Are Raklev til forskning.no, Videnskab.dk‘s norske søstersite. Han indrømmer dog, at det måske lyder lidt arrogant, da man jo ikke kan udelukke, at der findes endnu mindre bestanddele.

Vi går bag de sjove navne

Elektronen er stadig en elementarpartikel – den eneste fra den gamle garde, der stadig står vagt.

Nu har elektronerne fået selskab af blandt andet up-kvarker, top-kvarker, neutrinoer, gluoner og myoner – og ikke at forglemme den nyligt påviste Higgs-partikel (eller higgs-boson).

LÆS OGSÅ: Efter Higgs: Jagten på ny fysik

For de fleste af os forekommer elementarpartiklerne som ganske mystiske – og det er de til en vis grad også for partikelfysikerne.

Men lad os nu ikke koncentrere os så meget om, hvad de er, og hvordan de fungerer, men i stedet hvorfor de har fået så sjove navne.

For hvor stammer navnene egentlig fra? Og hvorfor er de så pudseløjerlige?

»Jeg synes, det er mægtig spændende med de sjove navne,« siger Are Raklev.

»Det var én af de ting, som tiltrak mig. Det er en helt anden verden med eksotiske navne. Det er som at gå på opdagelse i den sydamerikanske jungle, men meget mindre farefuldt,« siger partikelfysikeren til forskning.no.

Kvarker og krager

Kvarkerne var de første, som dukkede op og ødelagde opdelingen af kerner i protoner og neutroner.

Selve navnet ‘kvark’ er anledning til et sjældent møde mellem partikelfysikken og litteraturvidenskaben, nemlig gennem ‘Finnegans Wake’ – en roman af James Joyce.

Kvarkforskeren Murray Gell-Mann har fortalt, at han først havde besluttet sig for lyden ‘kwork’. Den litteraturinteresserede fysiker stødte så på følgende sætning i Finnegans Wake: ‘Three quarks for Muster Mark’. Og dermed stod han med det ord, han havde brug for.

Ifølge Murray Gell-Mann stammer navnet fra et lydord, der lyder omtrent som en krages karakteristisk hæse skrig.

Ikke krage, men mejeriprodukt

Nyere Joyce-forskning indikerer dog, at det sidste ikke er helt korrekt, og at ordet kvark har en helt anden oprindelse.

I 2010 publicerede Gerald Gillespie et studie, som hævder, at ‘quark’ (som det staves i Finnegans Wake) snarere kommer fra det tyske ord ‘quark’, som også har indtaget hylderne i dagligvarebutikkerne andre steder i verden.

Kvark er en hvid og blød friskost fremstillet af skummetmælk. I tysktalende lande er ‘quark’ den bedstsælgende friskost.

Og som alt andet her i verden er også quark bygget op af elementarpartikler, blandt andet kvarker. Især up-kvarker og down-kvarker, men der er mange flere slags.

LÆS OGSÅ: Vi får aldrig eksakt viden om verden

To up-kvarker og en down-kvark

»Der findes flere forskellige kvark-varianter, men det vidste man ikke i begyndelsen,« forklarer Are Raklev.

»På et tidspunkt var der tre typer kvarker, og de hed ‘jordbær’, ‘chokolade’ og ‘vanilje’.«

Disse navne fungerede dog ikke, da det viste sig, at kvarkerne optræder parvist, og at protoner og neutroner består af kvarker med forskellig ladning. Så blev det til up-kvarker og down-kvarker.

»Op og ned hænger sammen med ladningen. Up-kvarken har en positiv ladning, og down-kvarken har en negativ ladning,« forklarer Are Raklev.

Protoner er positive, fordi de har to up-kvarker og en down-kvark. Bottom-kvarken har en negativ ladning, akkurat som down-kvarken, men den er tungere. Derfor fik den forstavelsen bottom-, som jo er længere nede end bare nede. Top-kvarken er bottom-kvarkens modpol.

»Til at begynde med hed de ‘beauty’ og ‘truth’, skønhed og sandhed. Men jeg tror, man syntes, det blev lige lovligt dramatisk,« siger Are Raklev.

Sære og charmerende

Når vi når frem til de to sidste kvarker, strange-kvark og charm-kvark, begynder navnene for alvor at blive eksotiske, men det har ikke nødvendigvis så meget med deres egenskaber at gøre.

Navnet strange-kvark skyldes ikke så meget selve kvarken, men at de viste sig at være en bestanddel af noget, som i en periode blev kaldt ‘strange particles’, sære partikler.

Den sidste kvark charmerede forskerne, fordi den bidrog til symmetri og balance i kvarklandskabet – derfor navnet charm-kvark.

Syvende elektron-far i huset

Elektronen, det ældste medlem af nutidens elementarpartikelfamilie, fik sit navn allerede i 1890’erne.

»Den mest bemærkelsesværdige grundlæggende elektricitets-enhed, for hvilken jeg siden har vovet at foreslå navnet elektron«, skrev George Stoney i 1891, et par år før partiklen blev bekræftet.

Elektronen er en af de såkalte leptoner. I denne gruppe finder vi også myon og tau.

Myonen hed oprindelig ‘mesotron’, da den blev opdaget i 1930’erne. Dengang troede forskerne, at der var en masse, som placerede myon/mesotron mellem proton og elektron, og ‘mesos’ er det græske ord for ‘mellem’.

Det blev dog lidt problematisk, da flere partikler dukkede op i dette mellemrum, og alle fik så samlebetegnelsen mesoner.

Vores ven fik navnet my-meson, som senere blev forkortet til myon.

Tau fik sit navn fra det græske ord ‘triton’, som betyder tredje, da der i taus forbindelse var tale om det tredje lepton.

Men i stedet for at kalde tau for triton, valgte forskerne det første bogstav ‘t’ eller ‘tau’, som er det 19. bogstav i det græske alfabet.

Elektronerne, myonerne og tau har alle fætre og kusiner i de såkaldte neutrinoer: Elektronneutrino, myonneutrino og tauneutrino.

Neutrino, med den italienske endelse ‘-ino’, betyder egentlig ‘lille neutron’.

Omkring år 1930 stod man pludselig med to neutrale partikler; den tungeste fik lov til at være en neutron, mens den letteste blev til en neutrino.

LÆS OGSÅ: Nu vil fysikerne veje de spøgelsesagtige neutrinoer

Lim og lys

Kvarker og leptoner står for 12 af de 17 bekræftede elementarpartikler, i det som kaldes Standardmodellen for partikelfysikken.

Denne model leverer ikke et komplet billede af verden. Det er nemlig ikke alt, som går op i en højere enhed, så forskerne er overbeviste om, at der må findes flere elementarpartikler.

Men vi skal lige tage de sidste fem påviste med i fortællingen. De går under samlebetegnelsen ‘bosoner’.

De kendte fundamentale bosoner er fotoner, gluoner, Higgs-bosoner samt W- og Z-partikler.

»Gluonerne er den lim, som holder kvarkerne sammen,« siger professor Are Raklev.

Lim på engelsk er ‘glue’, så det er til at gennemskue, hvor gluonerne har fået deres navn fra.

Fotonerne, som også kaldes lyspartikler, er navngivet efter det græske ord ‘phos’, som betyder lys.

LÆS OGSÅ: Higgs: En videnskabelig glæde eller en skærende hovedpine?

Bosonerne W, Z og Higgs

De sidste tre, som vi mangler at gennemgå, kaldes alle bosoner efter den indiske fysiker og matematikeren Satyendra Nath Bose.

W-bosonet har med den svage (weak) kernekraft at gøre, og ‘w’-et kommer derfra. Den har enten positiv eller negativ ladning.

Z-bosonet har ingen, altså nul, ladning, og navnet kommer sandsynligvis fra ‘z’-et i zero.

‘Guds partikel’ er måske fundet

Sidste medlem i den eksklusive klub af elementarpartikler er Higgs-bosonet.

Det blev forudset af Peter Higgs i 1960, men først bekræftet i 2012 i partikelacceleratoren LHC i Cern.

LÆS OGSÅ: Video: Sådan blev Higgs-partiklen fundet

Partikelfysikerne jublede, og Higgs fik nobelprisen i fysik, men udenfor videnskabens verden fik partiklen et andet liv og et helt andet navn.

»Derfor er ‘Gudspartiklen’ historisk,« skrev den norske netavis VG.

»’Guds partikel’ kan være fundet,« skrev Dagsavisen i Norge.

Betegnelsen ‘Gudepartikel’ er endda blevet et opslagsord i Det norske akademis ordbok.

Det forklares således: »….navnet skyldes, at partiklen i populærlitteraturen er blevet beskrevet som en ‘gud’, fordi den var helt afgørende for gyldigheden af de vigtigste fysikmodeller.«

Higgs-bosonet skabte frygt for sorte huller og det, som var værre.

Men selvom Higgs-bosonet var eftertragtet blandt partikelfysikerne, har det næppe så meget med guddommelighed at gøre.

Måske er fysikerne ikke så dårlige til at navngive alligevel.

»Vi skal i hvert fald være glade for, at det er fysikere, der navngiver, og ikke medierne,« siger Are Raklev til forskning.no.

©Forskning.no. Oversat af Stephanie Lammers-Clark.

LÆS OGSÅ: Fysikere i ekstase: CERN har måske fundet en ny partikel

LÆS OGSÅ: Næste partikeljagt: Er universet supersymmetrisk?

LÆS OGSÅ: En af Higgs-partiklens mest almindelige reaktioner er endelig blevet observeret