Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Естествознание arrow Общая физика
Посмотреть оригинал

Кварковая модель адронов

Накопленные экспериментальные данные о свойствах большого класса элементарных частиц — адронов позволили выдвинуть гипотезу о наличии у них внутренней структуры (предположить их «неэле- ментарность»), В 1964 г. появилась модель М. Гелл-Манна и Д. Цвейга, в основе которой первоначально лежало предположение о существовании трех типов частиц со спином (в единицах h ) 1/2 (т.е. фермионов), названных кваркамиК В настоящее время установлено существование шести типов кварков (табл. 9.4), которые называются также [1]

ароматами: кварки и (от англ, up — верх) и d (down — низ) называются обычными, ^-кварк (strange — странный), с-кварк (charme — шарм, очарование), 6-кварк (beauty — красота, прелесть) и /-кварк (truth — истина). Кварки имеют наборы (каждый кварк свой набор) целочисленных (0, ±1) квантовых чисел S, С, В, Т и дробные электрические и барионные заряды, а также специфические цветовые заряды (цвет) R, G, В — красный, зеленый и синий — они же цветовые квантовые числа[2]. Сумма всех цветовых зарядов R + G + В = 0 кварков, как и при сложении реальных цветов, дает бесцветность (белый цвет — для ба- рионов и мезонов, например). Цветовые заряды (по аналогии с электрическими зарядами, являющимися источниками электрического поля и переносчиками их взаимодействия — фотонами) являются источниками сильного взаимодействия, переносчиками которого считаются особые кванты, называемые глюонами (склеивающими частицами). Обмен глюонами меняет цвет кварка, оставляя неизменными все остальные квантовые числа. В кварковой модели адроны бесцветны, так как суммарный цветовой заряд образующих их кварков равен нулю. Каждому кварку соответствует свой антикварк той же массы, что и кварк-прообраз, но с зарядами другого знака.

Таблица 9.4

Характеристики кварков (ароматов)

Название кварка

Электри- ческий заряд, Q

Квантовое число

английское

русское

странность, S

очарование, С

прелесть, В

ИСТИННОСТЬ, Т

d (down)

нижний

-1/3

0

0

0

0

и (up)

верхний

2/3

0

0

0

0

s (strange)

странный

-1/3

-1

0

0

0

c (charm)

очарованный

2/3

0

1

0

0

b (beauty)

прелестный

-1/3

0

0

-1

0

1 (truth)

истинный

2/3

0

0

0

1

Примечение. Для всех кварков спиновое квантовое число (в единицах h) равно 1/2 (с соответствующими проекциями +1/2), барионный заряд 1/3. Электрический заряд Q приведен в единицах элементарного электрического заряда, т.е. в долях е.

В рамках кварковой модели каждый из барионов состоит из трех кварков, сумма барионных зарядов которых должна быть равной единице. Так, например, протон р можно представить себе состоящим из двух «-кварков и одного ^-кварка, а нейтрон п — из одного и-кварка и двух ^-кварков, т. е р -> uud ип-> udd — комбинаций соответственно. Такой состав обеспечивает относительный электрический заряд 1 = 2/3 +

+ 2/3 — 1/3 для протона и электронейтральность 0 = 2/3 — 1/3 —

Рис. 9.16. Кварковый состав частиц: а — ротон; б — нейтрон; в — л+-мезон; г — л_-мезон

— 1/3 нейтрона, а также с учетом противоположных знаков проекций спиновых моментов у и- и d-кварков их спиновое состояние — с квантовым числом 1/2. На рисунке 9.16 показаны кварковые комбинации в составе некоторых частиц.

Для мезонов — частиц с нулевым барионным и ненулевым электрическим зарядами — можно допустить «конструкцию» из пары кварк-антикварк или их равновероятную линейную комбинацию в виде ий- и dd-пар для нейтральных частиц (л:0-мезона, например).

Пептоны в «Стандартной модели» формируются парами, каждой из которых соответствует своя пара кварков, образующих так называемые поколения частиц. Существует три поколения частиц с последовательно возрастающей массой. Из частиц первого поколения (ud) построена существующая Вселенная. Частицы второго и третьего (sc и Ы) поколений нестабильны.

В рассматриваемой модели кварки выступают как гипотетические частицы — составные части адронов. В свободном состоянии они не наблюдались, хотя эксперименты по рассеянию частиц на ядрах выявили наличие внутри нейтронов точечных (до 10_п м) образований с нецелым зарядом и свойствами, подходящими на их роль.

  • [1] Художественный образ этого названия связывается с звукоподражанием крику морских птиц в эпизоде из романа Дж. Джойса «Поминки по Финнегану», где звучит фраза«Три кварка для мистера Кларка!». Название предложено М. Гелл-Манном и обусловлено необходимостью описания многообразия новых свойств, не имеющих ранее использованных аналогов.
  • [2] Теория, описывающая цветовые взаимодействия кварков, получила название квантовая хромодинамика.
 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы