Кварки

Драма идей в познании природы

В 1963 году М.Гелл-Манн и Дж.Цвейг предложили гипотезу о трех кварках, трех фундаментальных составляющих адронов. Они указали, что все наблюдаемые свойства симметрии адронов и их взаимопревращений можно очень просто объяснить предположением о том, что все адроны (в том числе и p, n и L) - составные и что существуют гипотетические частицы - кварки, составляющие все адроны. Пусть имеется тройка частиц со спином 1/2 (в единицах h) и барионным зарядом 1/3: u-кварк с электрическим зарядом +2/3, d-кварк с зарядом -1/3 и s-кварк с зарядом -1/3. У них имеются античастицы - антикварки с противоположным знаком барионного и электрического заряда. Кварки u и d рассматриваются как две изоспиновые компоненты одной и той же частицы. Отсюда и обозначения: u от английского up - вверх, это - состояние "изоспин вверх", d - от английского down - вниз, это - состояние "изоспии вниз". Им приписывалась нулевая странность. Кварки u и d и их антикварки должны составлять нуклоны и антинуклоны, p-мезоны, p-мезон-нуклонные и p-мезон-p-мезонные резонансы. Кварк s - это странный кварк. Это кварк, обладающий странностью, равной -1. Отсюда и обозначение s, от английского strange - странный. Кварк s входит в состав странных частиц. Тип (u, d или s) называют ароматом кварка.

В модели кварков мезоны - это связанные состояния кварк-антикварк. Например, в модели Ферми-Янга p⁺-мезон рассматривался как связанная система протона p и антинейтрона n^-. В модели кварков - это связанное состояние u- и d^--кварков. При этом все выводы, сделанные на основе модели Ферми-Янга для мезонов, оставались в силе. Добавились странные мезоны: К⁺, состоящий из u и s^-, K^-(u^-s) и два нейтральных мезона, составленные из ds^- и sd^-. На их очень интересных свойствах мы не останавливаемся.

В кварковой модели барионы и барионные резонансы состоят из трех кварков, а антибарионы - из трех антикварков. Например, протон состоит из двух u-кварков и одного d-кварка, нейтрон - из двух d-кварков и одного u-кварка, D⁺⁺-резонанс - из трех u-кварков, D^--резонанс - из трех кварков, антипротон - из двух анти-u-кварков и одного анти-d-кварка.

Комментарий: В процессах сильного и электромагнитного взаимодействия кварк данного типа может рождаться или уничтожаться только в паре со своим антикварком. Поэтому-то и наблюдается парное рождение странных частиц. Например, реакция сильного взаимодействия p+N®L+K⁺ обусловлена рождением пары s и s^-, входящих, соответственно, в состав L и К⁺. В процессах слабого взаимодействия кварк одного типа может поодиночке превращаться в кварк другого типа. При этом в модели кварков вся совокупность процессов слабого взаимодействия адронов сводилась к взаимодействию токов превращений u-кварка в d-кварк и u-кварка в s-кварк. Например, превращение нейтрона в протон при бета-распаде нейтрона - это процесс, в котором один из d-кварков нейтрона превращается в u-кварк. Слабый ток именно этого перехода взаимодействует со слабым током рождающейся в бета-распаде пары электрон-нейтрино.

Я.Б.Зельдович, М.Ю.Хлопов, 1988 год

Хотите купить авто шкода недорого? Тогда вам прямая дорога к нам.