a)

Zakładając, że w neutronie kwarki są ułożone w wierzchołkach trójkąta równobocznego, to siły elektrostatyczne działając na każdy kwark

B. nie równoważą się.

Rozkład sił działających na każdy kwark przedstawiono na poniższym schemacie (kwark górny (up) oznaczamy jako - u, a kwark dolny (down) - d):

 

b)

Siły działające na kwarki w cząstce ${\Delta }^{-}$   przedstawiono na poniższym schemacie:

 

Odległość między kwarkami wynosi:

$d=0,5\cdot {10}^{-10}\text{m}$

Ładunek elektryczny jednego kwarku dolnego wynosi:

$q_{down}=-\frac{1}{3}e=-\frac{1}{3}\cdot 1,6\cdot {10}^{-19}\text{C}=0,53\cdot {10}^{-19}\text{C}$

Stała elektrostatyczna wynosi:

$k=9\cdot {10}^9\frac{{\text{N m}}^2}{{\text{C}}^2}$  

Siłę elektrostatyczną z jaką odpychają się dwa kwarki dolne wyznaczymy jako:

$F_{dd}=k\frac{\left|q_{down}\cdot q_{down}\right|}{d^2}$    

$F_{dd}=\frac{k\cdot q_{down}^2}{d^2}$    

$F_{dd}=\frac{9\cdot {10}^9\frac{{\text{N m}}^2}{{\text{C}}^2}\cdot {\left(0,53\cdot {10}^{-19}\text{C}\right)}^2}{{\left(0,5\cdot {10}^{-10}\text{m}\right)}^2}$  

$F_{dd}=\frac{9\cdot {10}^9\frac{{\text{N m}}^2}{{\text{C}}^2}\cdot 0,2809\cdot {10}^{-38}{\text{C}}^2}{0,25\cdot {10}^{-20}{\text{m}}^2}$  

$F_{dd}\approx 10\cdot {10}^{-9}\text{N}={10}^{-8}\text{N}$

Odp. C. 

 

c)

Istnieją cząstki o ładunku mniejszym niż ładunek elementarny - P

Kwarki to przykłady takich cząstek.

Proton i neutron nadal są uznawane za cząstki elementarne - F

Odkryto, że protony i neutrony składają się z mniejszych cząstek - kwarków.

Wszystkie rodzaje kwarków mają ładunek o takiej samej wartości i takim samym znaku. - F

Kwarki mogą różnić się między sobą wartością ładunku elektrycznego i jego znakiem.