Кто нибудь знает, какие частицы называют кварками и почему они не существуют в свободном состоянии?
!!!
Добавлю следующее, услышанное на лекции.
Предполагается, что если попытаться оторвать кварк, скажем, от протона, то потребуется приложить очень большую энергию. Между ниму будут образовываться глюонные струны. Если энергия приложена достаточная, то растяжение не будет упругим, а энергия пойдёт на создание кварк-антикварковской пары. Кварк останется с протоном, а анти-кварк с кварком. В результате получим тот протон и мезон - частицу, состоящую из кварка и антикварка.
Ква́рки — фундаментальные частицы, из которых состоят адроны, в частности, протон и нейтрон. В настоящее время известно 6 разных сортов (чаще говорят — ароматов) кварков, свойства которых приведены в таблице. Кроме того, для калибровочного описания сильного взаимодействия постулируется, что кварки обладают и дополнительной внутренней характеристикой, называемой цвет.
Гипотеза о том, что адроны построены из специфических субъединиц, была впервые выдвинута М. Гелл-Манном и, независимо от него, Дж. Цвейгом в 1964 году.
Cлово «кварк» было заимствовано Гелл-Манном из романа Дж. Джойса «Поминки по Финнегану» , где в одном из эпизодов звучит фраза «Три кварка для мистера Марка!» . Дж. Цвейг называл их тузами, но данное название не прижилось и забылось.
Свойства кварков
В силу неизвестных пока причин, кварки естественным образом группируются в три, так называемых, поколения (они так и представлены в таблице) . В каждом поколении один кварк обладает зарядом +2/3, а другой — (−1/3). Подразделение на поколения распространяется также и на лептоны.
Кварки участвуют в сильных, слабых и электромагнитных взаимодействиях. Сильные взаимодействия (обмен глюоном) могут изменять цвет кварка, но не меняют его аромат. Слабые взаимодействия, наоборот, не меняют цвет, но могут менять аромат. Необычные свойства сильного взаимодействия приводят к тому, что одиночный кварк не может удалиться на какое-либо заметное расстояние от других кварков, а значит, кварки не могут наблюдаться в свободном виде (явление, получившее название конфайнмент) . Разлететься могут лишь «бесцветные» комбинации кварков — адроны.
[Реальность кварков
Из-за непривычного свойства сильного взаимодействия — конфайнмента — часто неспециалистами задаётся вопрос: а откуда мы уверены, что кварки существуют, если их никто никогда не увидит в свободном виде? Может, они — лишь математическая абстракция, и протон вовсе не состоит из них?
Причины того, что кварки считаются реально существующими объектами, таковы:
Во-первых, в 1960-х годах стало ясно, что все многочисленные адроны подчиняются более-менее простой классификации: сами собой объединяются в мультиплеты и супермультиплеты. Иными словами, при описании всех этих мультиплетов требуется очень небольшое число свободных параметров. То есть, все адроны обладают небольшим числом степеней свободы: все барионы с одинаковым спином обладают тремя степенями свободы, а все мезоны — двумя. Первоначально гипотеза кварков как раз и заключалась в этом наблюдении, и слово «кварк» , по сути, было краткой формой фразы «суб-адронная степень свободы» .
Далее, при учете спина оказалось, что каждой такой степени свободы можно приписать спин 1/2 и, кроме того, каждой паре кварков можно приписать орбитальный момент — словно они и есть частицы, которые могут вращаться друг относительно друга. Из этого предположения возникло стройное объяснение и всему разнообразию спинов адронов, а также их магнитных моментов.
Более того, с открытием новых частиц выяснилось, что никаких модификаций теории не требуется: каждый новый адрон удачно вписывался в кварковую конструкцию без каких-либо её перестроек.
Как проверить, что заряд у кварков действительно дробный? Кварковая модель предсказывала, что при аннигиляции высокоэнергетических электрона и позитрона будут рождаться не сами адроны, а сначала пары кварк-антикварк, которые потом уже превращаются в адроны. Результат расчёта течения такого процесса напрямую зависел от того, каков заряд рождённых кварков. Эксперимент полностью подтвердил эти предсказания.
С наступлением эры ускорителей высокой энергии стало возможным изучать распределение импульса внутри, например, протона. Выяснилось, что импульс в протоне не распределён равномерно по нему, а частями сосредоточен в отдельных степенях свободы. Эти степени свободы назвали «партонами» , от английского слова part — «часть» . Более того, оказалось, что партоны, в первом приближении, обладают спином 1/2 и тем
