Систематика элементарных частиц. Суперэлементарные частицы

Другая культура » Становление физической картины мира от Галилея до Эйнштейна » Систематика элементарных частиц. Суперэлементарные частицы

Страница 2

Но и эти не исчерпывается перечень свойств кварка. Анализ экспериментальных данныхпривёл к выводу, что каждый из пяти «ароматов» («вкусов») кварка имеет три «цвета», то есть каждое из пяти состояний кварка расщеплено ещё на тринезависимых состояния, характеризуемых величиной специфического квантового числа – «цвета». «Цвет» у кварка изменяется при испускании или поглощении имглюона – кванта промежуточного поля, «склеивающего» кварки и антикварки в мезоны и барионы. (Можно сказать, что глюонное поле – это «поле цвета», егокванты переносят «цвет». Термин «глюоны» происходит от английского слова glue – клей).

В настоящее время идея суперэлементарных частиц – кварков буквально пронизываютфизику энергий. С их помощью объясняется так много экспериментальных данных, что физику просто невозможно обойти без этих удивительных частиц, так же как,например, химику – без атомов и молекул. По мнению большинства физиков, если кварки не существуют в природе как реальные объекты, то это само по себеявлялось бы поразительной загадкой.

И вместе с тем кварки никогда не наблюдались в «чистом виде», хотя, с тех пор какони были введены в теорию, прошло почти два десятилетия. Все многочисленные попытки обнаружить кварки или глюоны в свободном состоянии неизменнозаканчиваются неудачей. Строго говоря, глюоны и кварки остаются пока хотя вероятными, но всё же гипотетическими объектами.

В том, что кварки и глюоны – это физические объекты, а не просто удобный феноменологический способ описания на привычном для нас корпускулярном языкекаких – то ещё непонятных аспектов структуры элементарных частиц, убеждают косвенные опыты. Прежде всего это эксперименты по «зондированию» протонов внейтрон с помощью очень быстрых электронов и нейтрино, когда налетающая частица рассеивается (отскакивает), сталкиваясь с одним из находящихся внутри частицы –мишени кварков.

С учётом кварков список сильно взаимодействующих суперэлементарных частиц сведётся к трём частицам: кварку, антикварку и связывающему их глюону. Кним следует добавить ещё приблизительно десяток «наипростейших частиц» других типов, структура которых пока ещё не проявляется в эксперименте: квантэлектромагнитного поля – фотон, уверенно предсказываемый теоретиками гравитон и семейство лептонов.

За прошедшие года положение в теории элементарных частиц существенно изменилось.Были открыты слабые нейтральные токи, приводящие к таким эффектам, как рассеяние мюонного нейтрино на электронах. Открыты, начиная с J/y-мезона, целая группа элементарных частиц со временемжизни, в тысячу раз превышающим время жизни резонансов. Фактически уже сейчас нужно эти частицы включить в таблицу относительно стабильных элементарных частиц.

Значительны успехи в теории элементарных частиц. Единая теория слабых и электромагнитныхвзаимодействий получила солидное экспериментальное подтверждение, хотя по-прежнему не может считаться с несомненностью достоверной. Кварковая модельстроения адронов получает всё новые и новые экспериментальные подтверждения. После многих лет застоя большой прогресс достигнут втеории сильныхвзаимодействий, которые теперь рассматриваются как межкварковые взаимодействия.

Очень вероятно, что подлинно элементарными частицами, неделимыми уже дальше, являютсялептоны и кварки. Всё огромное множество адронов построено из кварков. Модель четырёх цветных кварков и чётырёх лептонов позволяет в общих чертах понятьструктуру материи. Учёные вплотную подошли к решению новой проблемы, проблемы структуры элементарных частиц.

При бомбардировке протонами высокой энергии неподвижной мишени обнаружены сверхтяжелые нейтральные мезоны, названные «ипсилонами» с массой порядка 9,4ГэВ. Найдено три модификации этих мезонов с близкими массами. Чтобы включить ипсилоны в рамки кварковой модели, надо предположить, что существуют кваркиболее массивные, чем с-кварк. Для сохранения кварк-лептонной симметрии требуется введение двух новых кварков, соответствующие паре t-лептон, ut-нейтрино. Эти кварки уже получили наименование: топ(вершина по-английски) и боттом (дно).

Итак, с увеличением энергии сталкивающихся частиц обнаруживается рождение новых всёболее и более тяжёлых частиц. Это усложняет и без того непростую картину мира элементарных частиц. Появляются новые проблемы, хотя множество старых проблемостаётся нерешёнными.

Вероятно, основной нерешённой проблемой следует считать проблему кварков: могут ли онибыть свободными или же пленение их внутри адронов является абсолютным. Если же кварки принципиально не могут быть выделены и обнаружены в свободномсостоянии, то как убедиться, что они с несомненностью существуют?

Далее остаётся недоказанным экспериментально существование промежуточных векторныхбозонов W+ , W- и W0, столь необходимых для уверенности в справедливости единой теории слабых иэлектромагнитных взаимодействий.

Страницы: 1 2 3

Похожие статьи:

В. Д. Поленов - архитектор
В одном из самых живописных мест среднего течения Оки, под Тарусой, находится музей-усадьба знаменитого русского живописца Василия Дмитриевича Поленова, картины которого со школьных лет знакомы каждому из нас. Но далеко не каждый знает, а ...

Казанский Кремль: от прошлого к будущему
Седой кремль, сердце столицы Татарстана, пережив многие века, вступает в свою вторую молодость: начата его радикальная реконструкция. - Начало этому положил Президент РТ: по его инициативе Кабинет Министров республики в августе 1994 года ...

Михаил Юрьевич Лермонтов
С удивительной поэтической мощью начал свое творчество Лермонтов - первые стихи его мы знаем относящиеся к 1828 году: это не робкое, маловыразительное ученичество, а энергическое, уверенное самоутверждение. "Нет, я не Байрон, я друго ...