Într-un limbaj simplu despre particulele elementare, ciocnitorul și particulele lui Dumnezeu. Cu privire la înțelegerea mișcării materiei, a capacității ei de autodezvoltare, precum și a conexiunii și interacțiunii obiectelor materiale în știința naturală modernă Caracteristica fundamentală a modelului părții
| Generaţie | Quarci cu sarcină (+2/3) | Quarci cu sarcină (−1/3) | ||||||
| Simbol quark/antiquarc | Masa (MeV) | Numele/aroma cuarcului/antiquarcului | Simbol quark/antiquarc | Masa (MeV) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | u-quark (up-quark) / anti-u-quark | de la 1,5 la 3 | d-quark (down-quark) / anti-d-quark | 4,79±0,07 | ||||
| 2 | c-quark (farmec-quark) / anti-c-quark | 1250±90 | s-quark (cuarc ciudat) / anti-s-quark | 95±25 | ||||
| 3 | t-quark (top-quark) / anti-t-quark | 174 200 ± 3300 | b-quark (cuarc de jos) / anti-b-quark | 4200±70 | ||||
Vezi si
Scrieți o recenzie despre articolul „Particulă fundamentală”
Note
Legături
- S. A. Slavatinsky// Institutul de Fizică și Tehnologie din Moscova (Dolgoprudny, regiunea Moscova)
- Slavatinsky S.A. // SOZH, 2001, nr. 2, p. 62–68 arhiva web.archive.org/web/20060116134302/journal.issep.rssi.ru/annot.php?id=S1176
- // nuclphys.sinp.msu.ru
- // second-physics.ru
- // fizica.ru
- // nature.web.ru
- // nature.web.ru
- // nature.web.ru
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Un fragment care caracterizează particula fundamentală
A doua zi s-a trezit târziu. Reluând impresiile trecutului, și-a amintit, în primul rând, că azi trebuia să se prezinte împăratului Franz, și-a amintit de ministrul de război, de aripa politicoasă a adjutantului austriac, Bilibin, și de conversația din seara precedentă. Îmbrăcat în uniformă completă, pe care nu o mai purta de multă vreme, pentru o excursie la palat, el, proaspăt, vioi și chipeș, cu mâna bandajată, a intrat în biroul lui Bilibin. În birou erau patru domni ai corpului diplomatic. Cu prințul Ippolit Kuragin, care era secretarul ambasadei, Bolkonsky era familiar; Bilibin l-a prezentat altora.Domni care l-au vizitat pe Bilibin, oameni laici, tineri, bogați și veseli, atât la Viena, cât și aici, alcătuiau un cerc separat, pe care Bilibin, care era șeful acestui cerc, îl numea al nostru, les nеtres. Acest cerc, format aproape exclusiv din diplomați, avea aparent propriile interese ale înaltei societăți, relațiile cu anumite femei și latura clericală a serviciului, care nu avea nicio legătură cu războiul și politica. Acești domni, aparent, de bunăvoie, ca ai lor (o onoare pe care au făcut-o unora), l-au acceptat pe prințul Andrei în cercul lor. Din curtoazie și ca subiect de intrare în conversație, i s-au pus câteva întrebări despre armată și bătălie, iar conversația s-a prăbușit din nou în glume și bârfe inconsistente, vesele.
„Dar este deosebit de bine”, a spus unul, descriind eșecul unui coleg diplomat, „este deosebit de bine că cancelarul i-a spus direct că numirea sa la Londra a fost o promovare și că ar trebui să privească în acest fel. Îi vezi silueta în același timp?...
— Dar ce-i mai rău, domnilor, vă trădez pe Kuragin: un om este în nenorocire, iar acest Don Juan, acest om groaznic, profită de asta!
Prințul Hippolyte stătea întins pe un scaun Voltaire, cu picioarele peste mâner. El a râs.
- Parlez moi de ca, [Ei bine, bine, bine,] - spuse el.
O, Don Juan! O șarpe! s-au auzit voci.
„Nu știi, Bolkonsky”, se întoarse Bilibin către prințul Andrei, „că toate ororile armatei franceze (aproape că am spus armata rusă) nu sunt nimic în comparație cu ceea ce a făcut acest bărbat între femei.
- La femme est la compagne de l "homme, [O femeie este prietena unui bărbat,] - spuse prințul Hippolyte și începu să-și privească picioarele ridicate printr-o lorgnette.
Bilibin și ai noștri au izbucnit în râs, uitându-se în ochii lui Ippolit. Prințul Andrei a văzut că acest Ippolit, pe care el (trebuia să-l mărturisească) era aproape gelos pe soția sa, era un bufon în această societate.
— Nu, trebuie să te tratez cu Kuragins, îi spuse Bilibin liniştit lui Bolkonsky. - Este fermecător când vorbește despre politică, trebuie să vezi această importanță.
S-a așezat lângă Hippolyte și, adunându-și faldurile pe frunte, a început o discuție cu el despre politică. Prințul Andrei și alții i-au înconjurat pe amândoi.
- Le cabinet de Berlin ne peut pas exprimer un sentiment d "alliance", a început Hippolyte, uitându-se semnificativ în jur la toată lumea, "sans exprimer ... comme dans sa derieniere note ... vous comprenez ... vous comprenez ... et puis si sa Majeste l "Empereur ne deroge pas au principe de notre alliance... [Cabinetul de la Berlin nu poate sa-si exprime opinia cu privire la alianta fara a-si exprima... ca in ultima sa nota... intelegeti... intelegeti... totusi, daca Majestatea Sa imparatul nu nu schimba esența alianței noastre...]
- Attendez, je n "ai pas fini ... - i-a spus prințului Andrei, apucându-l de mână. - Je suppose que l" intervention sera plus forte que la non intervention. Et... Făcu o pauză. - On ne pourra pas imputer a la fin de non recevoir notre depeche du 28 Novembre. Voila comment tout cela finira. [Stai, nu am terminat. Cred că acea intervenție va fi mai puternică decât neintervenția... Și... Este imposibil să considerăm cazul ca finalizat prin neacceptarea depeței noastre din 28 noiembrie. Cum se vor termina toate acestea?]
Și i-a dat drumul la mâna lui Bolkonsky, arătând prin faptul că acum terminase complet.
- Demosthenes, je te reconnais au caillou que tu as cache dans ta bouche d "or! [Demosthenes, te recunosc după pietricica pe care o ascunzi în buzele tale de aur!] - spuse Bilibin, a cărui pălărie de păr se mișca pe cap cu placere .
Toată lumea râde. Hippolyte râse cel mai tare. Se pare că suferea, se sufoca, dar nu se putea abține să râdă sălbatic, întinzându-și fața mereu nemișcată.
- Ei bine, domnilor, - spuse Bilibin, - Bolkonsky este oaspetele meu în casă și aici, în Brunn, și vreau să-l tratez cât de mult pot cu toate bucuriile vieții de aici. Dacă am fi în Brunn, ar fi ușor; dar aici, dans ce vilain trou morave, este mai greu și vă cer ajutor tuturor. Il faut lui faire les honneurs de Brunn. [Trebuie să-i arăt Brunn.] Tu preiei teatrul, eu preiau societatea, tu, Hippolyte, desigur, preiei femeile.
- Trebuie să-i arătăm pe Amelie, dragă! spuse unul dintre noi, sărutându-și vârful degetelor.
„În general, acest soldat însetat de sânge”, a spus Bilibin, „ar trebui să fie îndreptat către opinii mai filantropice.
— Cu greu pot profita de ospitalitatea dumneavoastră, domnilor, și acum este timpul să plec, spuse Bolkonsky privindu-și ceasul.
- Unde?
- Împăratului.
- O! despre! despre!
- Ei bine, la revedere, Bolkonsky! La revedere, printe; vino la cină mai devreme, - urmară voci. - Avem grijă de tine.
„Încercați pe cât posibil să lăudați ordinea în livrarea proviziilor și a rutelor când vorbiți cu împăratul”, a spus Bilibin, escortându-l pe Bolkonsky pe front.
„Și aș vrea să laud, dar nu pot, din câte știu”, a răspuns Bolkonsky zâmbind.
Ei bine, vorbește cât poți de mult. Pasiunea lui este publicul; dar lui nu-i place să vorbească și nu știe cum, după cum veți vedea.
| Generaţie | Quarci cu sarcină (+2/3) | Quarci cu sarcină (−1/3) | ||||||
| Simbol quark/antiquarc | Masa (MeV) | Numele/aroma cuarcului/antiquarcului | Simbol quark/antiquarc | Masa (MeV) | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | u-quark (up-quark) / anti-u-quark | texvc nu a fost gasit; Consultați math/README pentru ajutor pentru configurare.): u / \, \overline(u)
|
de la 1,5 la 3 | d-quark (down-quark) / anti-d-quark | Nu se poate analiza expresia (fișier executabil texvc nu a fost gasit; Consultați math/README pentru ajutor de configurare.): d / \, \overline(d)
|
4,79±0,07 | ||
| 2 | c-quark (farmec-quark) / anti-c-quark | Nu se poate analiza expresia (fișier executabil texvc nu a fost gasit; Consultați math/README pentru ajutor pentru configurare.): c / \, \overline(c)
|
1250±90 | s-quark (cuarc ciudat) / anti-s-quark | Nu se poate analiza expresia (fișier executabil texvc nu a fost gasit; Consultați math/README pentru ajutor pentru configurare.): s / \, \overline(s)
|
95±25 | ||
| 3 | t-quark (top-quark) / anti-t-quark | Nu se poate analiza expresia (fișier executabil texvc nu a fost gasit; Consultați math/README pentru ajutor pentru configurare.): t / \, \overline(t)
|
174 200 ± 3300 | b-quark (cuarc de jos) / anti-b-quark | Nu se poate analiza expresia (fișier executabil texvc nu a fost gasit; Consultați math/README pentru ajutor pentru configurare.): b / \, \overline(b)
|
4200±70 | ||
Vezi si
Scrieți o recenzie despre articolul „Particulă fundamentală”
Note
Legături
- S. A. Slavatinsky// Institutul de Fizică și Tehnologie din Moscova (Dolgoprudny, regiunea Moscova)
- Slavatinsky S.A. // SOZH, 2001, nr. 2, p. 62–68 arhiva http://web.archive.org/web/20060116134302/http://journal.issep.rssi.ru/annot.php?id=S1176
- // nuclphys.sinp.msu.ru
- // second-physics.ru
- // fizica.ru
- // nature.web.ru
- // nature.web.ru
- // nature.web.ru
| Cea mai cunoscută formulă din relativitatea generală este legea conservării energiei-masă | Acest articol din fizică este un ciot. Puteți ajuta proiectul adăugând la el. |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Leptonii nu participă la interacțiunea puternică. electron. Pozitron. muon. neutrinul este o particulă neutră ușoară care participă doar la interacțiunea slabă și gravitațională. neutrin (#flux). quarcuri. purtători de interacțiuni: cuantumul foton al luminii...
Cerere " Cercetare de baza» redirecționează aici; vezi și alte sensuri. Știința fundamentală este un domeniu de cunoaștere care implică teoretic și experimental Cercetare științifică fenomene fundamentale (inclusiv ... ... Wikipedia
„Particule elementare” redirecționează aici; vezi și alte sensuri. Particulă elementară este un termen colectiv care se referă la micro-obiecte la scară subnucleară care nu pot fi descompuse în părțile lor componente. Ar trebui să aibă în ...... Wikipedia
Particulă elementară este un termen colectiv care se referă la micro-obiecte la o scară subnucleară care nu pot fi descompuse (sau până când sunt dovedite) în părțile lor componente. Structura și comportamentul lor sunt studiate de fizica particulelor elementare. Concept ...... Wikipedia
electron- ▲ particulă fundamentală având, element, sarcină electronică particulă elementară încărcată negativ cu sarcină electrică elementară. ↓ … Dicționar ideologic al limbii ruse
Particulă elementară este un termen colectiv care se referă la micro-obiecte la o scară subnucleară care nu pot fi descompuse (sau până când sunt dovedite) în părțile lor componente. Structura și comportamentul lor sunt studiate de fizica particulelor elementare. Concept ...... Wikipedia
Acest termen are alte semnificații, vezi Neutrino (sensuri). electroni neutrin muon neutrin tau neutrin Simbol: νe νμ ντ Compoziție: Particulă elementară Familia: Fermioni ... Wikipedia
Tipul de interacțiuni fundamentale (împreună cu gravitaționale, slabe și puternice), care se caracterizează prin participare câmp electromagnetic(Vezi Câmp electromagnetic) în procesele de interacțiune. Câmp electromagnetic (în fizica cuantică ...... Marea Enciclopedie Sovietică
Una dintre cele mai semnificative filosofii. concepte, căruia i se acordă una (sau unele) dintre următoarele semnificații: 1) că, ale căror caracteristici definitorii sunt extensia, locul în spațiu, masa, greutatea, mișcarea, inerția, rezistența, ... ... Enciclopedie filosofică
Cărți
- Teoria cinetică a gravitației și fundamentele teoriei unificate a materiei, V. Ya. Bril. Toate obiectele materiale ale Naturii (atât materialul cât și câmpul) sunt discrete. Ele constau din particule elementare sub formă de șir. Un șir fundamental neformat este o particulă de câmp,...
Până relativ recent, câteva sute de particule și antiparticule erau considerate elementare. Un studiu detaliat al proprietăților și interacțiunilor lor cu alte particule și dezvoltarea teoriei a arătat că majoritatea dintre ele nu sunt de fapt elementare, deoarece ele însele constau din cele mai simple sau, după cum se spune acum, particule fundamentale. particule fundamentale ei înșiși nu mai sunt făcuți din nimic. Numeroase experimente au arătat că toate particulele fundamentale se comportă ca niște obiecte punctiforme adimensionale care nu au o structură internă, cel puțin până la cele mai mici distanțe studiate acum ~10 -16 cm.
Introducere
Printre nenumăratele și variatele procese de interacțiune dintre particule, există patru interacțiuni de bază sau fundamentale: puternice (nucleare), electromagnetice și gravitaționale. În lumea particulelor, interacțiunea gravitațională este foarte slabă, rolul ei este încă neclar și nu vom mai vorbi despre asta.
În natură, există două grupuri de particule: hadronii, care participă la toate interacțiunile fundamentale, și leptonii, care nu participă doar la interacțiunea puternică.
Conform conceptelor moderne, interacțiunile dintre particule se realizează prin emisia și absorbția ulterioară a cuantelor câmpului corespunzător (puternic, slab, electromagnetic) din jurul particulei. Astfel de cuante sunt bosoni gauge, care sunt și particule fundamentale. Bosonii au propriul moment unghiular, numit spin, egal cu valoarea întreagă a constantei lui Planck $h = 1,05 \cdot 10^(-27) erg \cdot c$. Cuantele câmpului și, în consecință, purtătorii interacțiunii puternice sunt gluoni, notați cu simbolul g, cuantele câmpului electromagnetic sunt binecunoscutele cuante de lumină - fotoni, notate cu $\gamma $, iar cuante ale câmpului slab și, în consecință, purtătorii interacțiunilor slabe sunt W± (ve dublu) - și Z 0 (ze zero)-bosoni.
Spre deosebire de bosoni, toate celelalte particule fundamentale sunt fermioni, adică particule care au un spin semiîntreg egal cu h/2.
În tabel. 1 prezintă simbolurile fermionilor fundamentali - leptoni și quarci.
Fiecare particulă dată în tabel. 1 corespunde unei antiparticule, care diferă de o particulă numai în semnele sarcinii electrice și a altor numere cuantice (vezi Tabelul 2) și în direcția spinului în raport cu direcția impulsului particulei. Vom desemna antiparticule cu aceleași simboluri ca și particulele, dar cu o linie ondulată deasupra simbolului.
Particule din tabel. 1 sunt notate cu litere grecești și latine și anume: litera $\nu$ - trei neutrini diferiți, literele e - electron, $\mu$ - muon, $\tau$ - taon, literele u, c, t, d, s , b denotă quarci; denumirea și caracteristicile lor sunt date în tabel. 2.
Particule din tabel. 1 sunt grupate în trei generații I, II și III conform structurii teoriei moderne. Universul nostru este construit din particule de prima generație - leptoni și quarci și bosoni gauge, dar, după cum arată stiinta moderna despre dezvoltarea Universului, în stadiul inițial al dezvoltării sale, particulele din toate cele trei generații au jucat un rol important.
| Leptoni | Quarci | ||||||||||||
|
|
Leptoni
Să luăm mai întâi în considerare proprietățile leptonilor mai detaliat. În linia de sus a tabelului 1 conține trei neutrini diferiți: electron $\nu_e$, muon $\nu_m$ și neutrino tau $\nu_t$. Masa lor nu a fost încă măsurată cu precizie, dar limita sa superioară a fost determinată, de exemplu, pentru ne egal cu 10 -5 din masa electronilor (adică $\leq 10^(-32)$ g).
Privind Masa. 1 ridică involuntar întrebarea de ce natura a avut nevoie de crearea a trei neutrini diferiți. Nu există încă un răspuns la această întrebare, deoarece nu a fost creată o astfel de teorie cuprinzătoare a particulelor fundamentale, care ar indica necesitatea și suficiența tuturor acestor particule și ar descrie proprietățile lor principale. Poate că această problemă va fi rezolvată în secolul 21 (sau mai târziu).
Linia de jos a tabelului. 1 începe cu particula pe care am studiat-o cel mai mult - electronul. Electronul a fost descoperit la sfarsitul secolului trecut de catre fizicianul englez J. Thomson. Rolul electronilor în lumea noastră este enorm. Sunt acele particule încărcate negativ care, împreună cu nucleele atomice, formează toți atomii elementelor tabelului periodic cunoscut de noi. În fiecare atom, numărul de electroni este exact egal cu numărul de protoni din nucleul atomic, ceea ce face atomul neutru din punct de vedere electric.
Electronul este stabil, principala posibilitate de distrugere a electronului este moartea acestuia într-o coliziune cu antiparticula - pozitronul e + . Acest proces se numește anihilare:
$$e^- + e^+ \to \gamma + \gamma .$$
Ca urmare a anihilării, se formează două cuante gamma (așa-numiții fotoni de înaltă energie), care transportă atât energiile de repaus e + și e - cât și energiile lor cinetice. La energii mari se formează hadronii și perechile de cuarci e + și e - (vezi, de exemplu, (5) și Fig. 4).
Reacția (1) ilustrează clar validitatea celebrei formule a lui A. Einstein despre echivalența masei și energiei: E = mc 2 .
Într-adevăr, în timpul anihilării unui pozitron oprit în materie și a unui electron în repaus, întreaga masă a repausului lor (egale cu 1,22 MeV) trece în energia $\gamma$-quanta, care nu au masă în repaus.
În a doua generație a rândului de jos al tabelului. 1 este situat > muon - o particulă, care în toate proprietățile sale este un analog al unui electron, dar cu o masă anormal de mare. Masa muonului este de 207 ori masa electronului. Spre deosebire de electron, muonul este instabil. Timpul vieții lui t= 2,2 10 -6 s. Muonul se descompune în principal într-un electron și doi neutrini conform schemei
$$\mu^- \to e^- + \tilde \nu_e +\nu_(\mu)$$
Un analog și mai greu al electronului este $\tau$-leptonul (taon). Masa sa depășește masa electronului de mai mult de 3 mii de ori ($m_(\tau) = 1777$ MeV/c 2), adică taonul este mai greu decât protonul și neutronul. Durata sa de viață este de 2,9 10 -13 s, iar din peste o sută de scheme (canale) diferite ale dezintegrarii sale, sunt posibile următoarele:
$$\tau^-\left\langle\begin(matrix) \to e^- + \tilde \nu_e +\nu_(\tau)\\ \to \mu^- + \tilde \nu_\mu +\nu_ (\tau)\end(matrice)\right.$$
Vorbind despre leptoni, este interesant să comparăm forțele slabe și electromagnetice la o anumită distanță, de exemplu R\u003d 10 -13 cm. La o astfel de distanță, forțele electromagnetice sunt de aproape 10 miliarde de ori mai mari decât forțele slabe. Dar asta nu înseamnă deloc că rolul forțelor slabe în natură este mic. Departe de.
Forțele slabe sunt responsabile pentru multe transformări reciproce ale diferitelor particule în alte particule, ca, de exemplu, în reacțiile (2), (3), iar astfel de transformări reciproce sunt una dintre cele mai caracteristice trăsături ale fizicii particulelor. Spre deosebire de reacțiile (2), (3), forțele electromagnetice acționează în reacția (1).
Apropo de leptoni, trebuie adăugat că teoria modernă descrie interacțiunile electromagnetice și slabe cu ajutorul unei teorii electroslăbice unificate. A fost dezvoltat de S. Weinberg, A. Salam și S. Glashow în 1967.
Quarci
Însăși ideea de quarci a apărut ca urmare a unei strălucite încercări de a clasifica un număr mare de particule implicate în interacțiuni puternice și numite hadroni. M. Gell-Man și G. Zweig au sugerat că toți hadronii constau dintr-un set corespunzător de particule fundamentale - quarci, antiquarcii lor și purtători ai interacțiunii puternice - gluoni.
Numărul total de hadroni observați în prezent este de peste o sută de particule (și același număr de antiparticule). Multe zeci de particule nu au fost încă înregistrate. Toți hadronii sunt subdivizați în particule grele numite barionii, și mediile numite mezonii.
Barionii sunt caracterizați prin numărul barionului b= 1 pentru particule și b = -1 pentru antibarioni. Nașterea și distrugerea lor au loc întotdeauna în perechi: un barion și un antibarion. Mesonii au o sarcină barionică b = 0. Conform ideii lui Gell-Mann și Zweig, toți barionii constau din trei cuarci, antibarionii - din trei antiquarci. Prin urmare, fiecărui quarc i s-a atribuit un număr de barion de 1/3, astfel încât în total barionul ar avea b= 1 (sau -1 pentru un antibarion format din trei antiquarci). Mezonii au un număr barion b= 0, deci pot fi compuse din orice combinație de perechi de orice quarc și orice antiquarc. Pe lângă numerele cuantice care sunt aceleași pentru toți quarcii - spin și numărul barionului, există și alte caracteristici importante ale acestora, cum ar fi mărimea masei lor de repaus. m, mărimea sarcinii electrice Q/e(în fracțiuni din sarcina electronului e\u003d 1,6 · 10 -19 coulomb) și un anumit set de numere cuantice care caracterizează așa-numitul aromă de quarc. Acestea includ:
1) valoarea spinului izotopic euși amploarea celei de-a treia proiecții, adică eu 3. Asa de, u-quarc și d-cuarcii formează un dublet izotopic, li se atribuie un spin izotopic complet eu= 1/2 cu proiecții eu 3 = +1/2 corespunzător u-quarc, și eu 3 = -1/2 corespunzător d-quarc. Ambele componente ale dubletei au valori apropiate ale masei și sunt identice în toate celelalte proprietăți, cu excepția sarcinii electrice;
2) număr cuantic S- ciudățenia caracterizează comportamentul ciudat al unor particule care au o durată de viață anormal de lungă (~10 -8 - 10 -13 s) față de timpul nuclear caracteristic (~10 -23 s). Particulele în sine au fost numite ciudate, conținând unul sau mai mulți cuarci ciudați și antiquarci ciudați. Crearea sau dispariția particulelor ciudate din cauza interacțiunilor puternice are loc în perechi, adică în orice reacție nucleară, suma $\Sigma$S înainte de reacție trebuie să fie egală cu $\Sigma$S după reacție. Totuși, în interacțiunile slabe legea conservării ciudățeniei nu este valabilă.
În experimentele pe acceleratoare, au fost observate particule care nu au putut fi descrise folosind u-, d- și s-quarci. Prin analogie cu ciudățenia, a fost necesar să se introducă încă trei quarci noi cu numere cuantice noi DIN = +1, LA= -1 și T= +1. Particulele compuse din acești quarci au o masă mult mai mare (> 2 GeV/c2). Au o mare varietate de scheme de dezintegrare cu o durată de viață de ~10 -13 s. Un rezumat al caracteristicilor tuturor quarcilor este dat în tabel. 2.
Fiecare quarc din tabel. 2 corespunde cu antiquarcul său. Pentru antiquarci, toate numerele cuantice au un semn opus celui indicat pentru un cuarc. Următoarele trebuie spuse despre mărimea masei cuarcilor. Date în tabel. 2 valori corespund maselor de quarci goale, adică quarcurile înșiși fără a lua în considerare gluonii care îi înconjoară. Masa quarcilor îmbrăcați datorită energiei transportate de gluoni este mai mare. Acest lucru este vizibil mai ales pentru cei mai ușoare u- și d-quarci, al căror strat de gluon are o energie de aproximativ 300 MeV.
Quarzi care definesc baza proprietăți fizice particulele se numesc cuarci de valență. Pe lângă quarcii de valență, hadronii conțin perechi virtuale de particule - quarci și antiquarci, care sunt emise și absorbite de gluoni pentru un timp foarte scurt.
(Unde E este energia unei perechi virtuale), care are loc cu o încălcare a legii conservării energiei în conformitate cu relația de incertitudine Heisenberg. Se numesc perechi virtuale de quarci cuarcuri de mare sau cuarcuri de mare. Astfel, structura hadronilor include valență și quarci de mare și gluoni.
Principala caracteristică a tuturor quarcilor este că aceștia sunt proprietarii sarcinilor puternice corespunzătoare. Sarcinile de câmp puternic au trei varietăți egale (în loc de o sarcină electrică în teoria forțelor electrice). În terminologia istorică, aceste trei tipuri de încărcături sunt numite culorile quarcilor și anume: roșu condiționat, verde și albastru. Astfel, fiecare quarc din tabel. 1 și 2 pot fi în trei forme și sunt o particulă colorată. Amestecarea tuturor celor trei culori, așa cum are loc în optică, dă o culoare albă, adică albește particulele. Toți hadronii observați sunt incolori.
| Quarci | u(sus) | d(jos) | s(ciudat) | c(farmec) | b(partea de jos) | t(top) |
| Masa m0 | (1,5-5) MeV/s 2 | (3-9) MeV/s 2 | (60-170) MeV/s 2 | (1,1-4,4) GeV/c 2 | (4,1-4,4) GeV/c 2 | 174 GeV/s 2 |
| Isospin eu | +1/2 | +1/2 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Proiecție eu 3 | +1/2 | -1/2 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Incarcare electrica Q/e | +2/3 | -1/3 | -1/3 | +2/3 | -1/3 | +2/3 |
| ciudățenie S | 0 | 0 | -1 | 0 | 0 | 0 |
| Farmec C | 0 | 0 | 0 | +1 | 0 | 0 |
| Partea de jos B | 0 | 0 | 0 | 0 | -1 | 0 |
| top T | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | +1 |
Interacțiunile cuarcilor sunt realizate de opt gluoni diferiți. Termenul „gluon” înseamnă, tradus din de limba engleză lipici, adică aceste cuante de câmp sunt particule care, parcă, lipesc quarcii. La fel ca quarcurile, gluonii sunt particule colorate, dar deoarece fiecare gluon își schimbă culorile a doi quarci simultan (cuarcul care emite gluonul și quarcul care a absorbit gluonul), gluonul este colorat de două ori, purtând o culoare și un anticolor, de obicei diferit de culoare.
Masa în repaus a gluonilor, ca cea a unui foton, este zero. În plus, gluonii sunt neutri din punct de vedere electric și nu au o sarcină slabă.
Hadronii sunt, de asemenea, împărțiți în particule stabile și rezonanțe: barion și mezon. 
Rezonanța se caracterizează printr-o durată de viață extrem de scurtă (~10 -20 -10 -24 s), deoarece degradarea lor se datorează interacțiunii puternice.
Zeci de astfel de particule au fost descoperite de fizicianul american L.V. Alvarez. Deoarece calea de descompunere a unor astfel de particule este atât de scurtă încât nu pot fi observate la detectoarele care înregistrează urme de particule (cum ar fi o cameră cu bule etc.), toate au fost detectate indirect, prin prezența unor vârfuri în dependența de probabilitatea interacțiunii diferitelor particule între ele asupra energiei. Figura 1 explică ceea ce s-a spus. Figura arată dependența secțiunii transversale de interacțiune (proporțională cu valoarea probabilității) a unui pion pozitiv $\pi^+$ cu un proton p din energia cinetică a pionului. La o energie de aproximativ 200 MeV, se observă un vârf în cursul secțiunii transversale. Lățimea sa este $\Gamma = 110$ MeV, iar masa totală a particulelor $\Delta^(++)$ este egală cu $T^(")_(max)+M_p c^2+M_\pi c^2 =1232$ MeV /s 2 , unde $T^(")_(max)$ - energie kinetică ciocnirile de particule din sistemul centrului lor de masă. Majoritatea rezonanțelor pot fi considerate ca o stare excitată a particulelor stabile, deoarece au aceeași compoziție de cuarci ca și omologii lor stabili, deși masa rezonanțelor este mai mare datorită energiei de excitație.
Modelul cuarc al hadronilor
Începem să descriem modelul cuarc al hadronilor din figură linii de forță, care emană dintr-o sursă - un cuarc cu încărcătură de culoare și care se termină la un antiquarc (Fig. 2, b). Pentru comparație, în fig. 2 și arătăm că, în cazul interacțiunii electromagnetice, liniile de forță diverg de la sursa lor - o sarcină electrică ca un ventilator, deoarece fotonii virtuali emiși simultan de sursă nu interacționează între ei. Rezultatul este legea lui Coulomb.
Spre deosebire de această imagine, gluonii înșiși au încărcături de culoare și interacționează puternic între ei. Ca rezultat, în loc de un evantai de linii de forță, avem un mănunchi, prezentat în Fig. 2, b. Coarda este întinsă între quarc și antiquarc, dar cel mai surprinzător lucru este că gluonii înșiși, având încărcături colorate, devin surse de noi gluoni, al căror număr crește pe măsură ce se îndepărtează de quarc. 
Un astfel de model de interacțiune corespunde dependenței energiei potențiale de interacțiune dintre quarci de distanța dintre ei, prezentată în Fig. 3. Și anume: până la distanță R> 10 -13 cm, dependența U(R) are un caracter de pâlnie, iar puterea încărcăturii de culoare în acest interval de distanțe este relativ mică, astfel încât quarcii la R> 10 -15 cm în prima aproximare pot fi considerate particule libere, care nu interacționează. Acest fenomen poartă denumirea specială de libertatea asimptotică a quarcilor mici R. Cu toate acestea, când R mai mult decât o valoare critică $R_(cr) \aproximativ 10^(-13)$ cm U(R) devine direct proporțională cu valoarea R. Rezultă direct de aici că forța F = -dU/dR= const, adică nu depinde de distanță. Nicio altă interacțiune pe care fizicienii le-au studiat anterior nu au avut o proprietate atât de neobișnuită.
Calculele arata ca fortele care actioneaza intre un quarc si un antiquarc, intr-adevar, incepand de la $R_(cr) \aprox 10_(-13)$ cm, inceteaza sa mai depinda de distanta, ramanand la un nivel de o valoare imensa apropiata de 20. tone.La distanta R~ 10 -12 cm (egal cu raza nucleelor atomice medii) forțele de culoare sunt de peste 100 de mii de ori mai mari decât forțele electromagnetice. Dacă comparăm forța de culoare cu forțele nucleare dintre un proton și un neutron din interiorul unui nucleu atomic, se dovedește că forța de culoare este de mii de ori mai mare! Astfel, în fața fizicienilor s-a deschis o nouă imagine grandioasă a forțelor colorate din natură, cu multe ordine de mărime mai mari decât forțele nucleare cunoscute în prezent. Desigur, se pune imediat întrebarea dacă astfel de forțe pot fi făcute să funcționeze ca sursă de energie. Din păcate, răspunsul la această întrebare este nu.
Desigur, se ridică o altă întrebare: până la ce distanțe Rîntre quarci, energia potențială crește liniar cu creșterea R? 
Răspunsul este simplu: la distanțe mari, mănunchiul de linii de câmp se rupe, deoarece este mai profitabil din punct de vedere energetic să se formeze o pauză odată cu nașterea unei perechi de particule quark-antiquarc. Acest lucru se întâmplă atunci când energia potențială la rupere este mai mare decât masa în repaus a cuarcului și a antiquarcului. Procesul de rupere a mănunchiului de linii de forță ale câmpului gluon este prezentat în fig. 2, în.
Astfel de idei calitative despre nașterea unui quark-antiquark fac posibilă înțelegerea de ce quarcii unici nu sunt observați deloc și nu pot fi observați în natură. Quarcii sunt pentru totdeauna prinși în hadroni. Acest fenomen de neejectare a quarcilor se numește izolarea. La energii mari, poate fi mai avantajos ca pachetul să se rupă deodată în multe locuri, formând un set de $q \tilde q$-perechi. În acest fel am abordat problema nașterilor multiple. perechile quarc-antiquarcși formarea jeturilor de quarci duri.
Să luăm în considerare mai întâi structura hadronilor ușori, adică mezonii. Ele constau, după cum am spus deja, dintr-un quarc și un antiquarc.
Este extrem de important ca ambii parteneri ai perechii să aibă aceeași încărcătură de culoare și aceeași anti-încărcare (de exemplu, un cuarc albastru și un antiquarc anti-albastru), astfel încât perechea lor, indiferent de aromele de quarc, să nu aibă culoare. (și observăm doar particule incolore).
Toți quarcii și antiquarcii au spin (în fracțiuni de h) egal cu 1/2. Prin urmare, spin-ul total al combinației unui cuarc cu un antiquarc este fie 0 atunci când spinurile sunt antiparalele, fie 1 când spinurile sunt paralele între ele. Dar spin-ul unei particule poate fi mai mare de 1 dacă quarcii înșiși se rotesc de-a lungul unor orbite în interiorul particulei.
În tabel. Figura 3 prezintă câteva combinații pereche și mai complexe de quarci, cu o indicație a căror hadroni cunoscuți anterior corespunde această combinație de quarci.
| Quarci | Mezoni | Quarci | barionii | |||
| J=0 | J=1 | J=1/2 | J=3/2 | |||
| particule | rezonanțe | particule | rezonanțe | |||
| $\pi^+$ |
$\rho^+$ |
uuu | $\Delta^(++)$ |
|||
| $\tilde u d$ | $\pi^-$ |
$\rho^-$ |
uud | p |
$\Delta^+$ |
|
| $u \tilde u - d \tilde d$ | $\pi^0$ |
$\rho^0$ |
udd | n (neutron) |
\Delta^0 (delta0) |
|
| $u \tilde u + d \tilde d$ | $\eta$ |
$\omega$ |
ddd | $\Delta^-$ |
||
| $d \tilde s$ | $k^0$ |
$k^0*$ |
uus | $\Sigma^+$ |
$\Sigma^+*$ |
|
| $u \tilde s$ | $k^+$ |
$k^++*$ |
uds | $\Lambda^0$ |
$\Sigma^0*$ |
|
| $\tilde u s$ | $k^-$ |
$k^-*$ |
dds | $\Sigma^-$ |
$\Sigma^-*$ |
|
| $c \tilde d$ | $D^+$ |
$D^++*$ |
uss | $\Xi^0$ |
$\Xi^0*$ |
|
| $c \tilde s$ | $D^+_s$ |
$D^+_s*$ |
dss | $\Xi^-$ |
$\Xi^-*$ |
|
| $c \tilde c$ | Charmonium | $J/\psi$ |
sss | $\Omega^-$ |
||
| $b \tilde b$ | Bottoniu | Upsilon | udc | $\Lambda^+_c$ (lambda-ce+) |
||
| $c \tilde u$ | $D^0$ |
$D^0*$ |
uuc | $\Sigma^(++)_c$ |
||
| $b \tilde u$ | $B^-$ |
$B*$ |
udb | $\Lambda_b$ |
||
Dintre mezonii și rezonanțe mezone cel mai bine studiate în prezent, cel mai mare grup este format din particule ușoare nearomatice, ale căror numere cuantice S = C = B= 0. Acest grup include aproximativ 40 de particule. Tabelul 3 începe cu pioni $\pi$ ±,0 descoperiţi de fizicianul englez S.F. Powell în 1949. Pionii încărcați trăiesc aproximativ 10 -8 s, degradându-se în leptoni conform următoarelor scheme:
$\pi^+ \to \mu + \nu_(\mu)$ și $\pi^- \to \mu^- + \tilde \nu_(\mu)$.
„Rudele” lor din Tabel. 3 - rezonanțe $\rho$ ±,0 (mezonii rho) spre deosebire de pionii au un spin J= 1, sunt instabili și trăiesc doar aproximativ 10 -23 s. Motivul pentru $\rho$ ±,0 este interacțiunea puternică.
Motivul pentru dezintegrarea pionilor încărcați se datorează interacțiunii slabe, și anume, faptului că quarcii care alcătuiesc particula sunt capabili să emită și să absoarbă ca urmare a interacțiunii slabe pentru o perioadă scurtă de timp. tîn conformitate cu relația (4), bosonii de gauge virtuali: $u \to d + W^+$ sau $d \to u + W^-$ și, spre deosebire de leptoni, există și tranziții ale unui quarc de o generație la un quarc din altă generație, de exemplu $u \to b + W^+$ sau $u \to s + W^+$ etc., deși astfel de tranziții sunt mult mai rare decât tranzițiile dintr-o generație. În același timp, în timpul tuturor acestor transformări, sarcina electrică din reacție este conservată.
Studiul mezonilor, inclusiv s- și c-quarci, au dus la descoperirea a câteva zeci de particule ciudate și fermecate. Cercetările lor se desfășoară acum în multe centre științifice din lume.
Studiul mezonilor, inclusiv b- și t-quarci, au început intens la acceleratoare și nu vom vorbi deocamdată despre ele mai detaliat.
Să trecem la luarea în considerare a hadronilor grei, adică a barionilor. Toți sunt formați din trei quarci, dar cei care au toate cele trei culori, deoarece, ca și mezonii, toți barionii sunt incolori. Quarcii din interiorul barionilor pot avea mișcare orbitală. În acest caz, spinul total al particulei va depăși spinul total al quarcilor, egal cu 1/2 sau 3/2 (dacă spinurile tuturor celor trei quarci sunt paralele între ele).
Barionul cu masa minimă este protonul p(vezi Tabelul 3). Toate nucleele atomice sunt formate din protoni și neutroni. elemente chimice. Numărul de protoni din nucleu determină sarcina electrică totală a acestuia Z.
Cealaltă particulă principală din nucleele atomice este neutronul. n. Neutronul este puțin mai greu decât protonul, este instabil și în stare liberă cu o durată de viață de aproximativ 900 s se descompune într-un proton, un electron și un neutrin. În tabel. 3 arată starea de cuarc a protonului uudși neutroni udd. Dar cu rotirea acestei combinații de quarci J= 3/2, se formează rezonanțe $\Delta^+$ și respectiv $D^0$. Toți ceilalți barioni sunt formați din quarci mai grei s, b, t, și au o masă mult mai mare. Printre acestea, de interes deosebit a fost W- -hyperon, format din trei quarci ciudate. A fost descoperit pentru prima dată pe hârtie, adică prin calcul, folosind ideile structurii cuarci a barionilor. Toate proprietățile principale ale acestei particule au fost prezise și apoi confirmate prin experimente.
Multe fapte observate experimental vorbesc acum în mod convingător despre existența quarcilor. În special, vorbimși despre descoperirea unui nou proces în reacția de ciocnire a electronilor și pozitronilor, care duce la formarea jeturilor de cuarc-antiquarc. Schema acestui proces este prezentată în fig. 4. Experimentul a fost efectuat pe colidere din Germania și SUA. Săgețile arată direcțiile grinzilor din figură e+ și e- , iar un cuarc este emis din punctul de coliziune qși un antiquarc $\tilde q$ la un unghi zenital $\Theta$ față de direcția de zbor e+ și e- . Această pereche $q+\tilde q$ este produsă în reacție
$$e^+ + e^- \to \gamma_(virt) \to q + \tilde q$$
După cum am spus deja, un garou de linii de forță (mai des se spune o sfoară) se rupe în componentele sale cu o tensiune suficient de mare. 
La energii mari ale cuarcului și antiquarcului, așa cum am menționat mai devreme, șirul se rupe în multe locuri, drept urmare două fascicule înguste de particule secundare incolore se formează în ambele direcții de-a lungul liniei de zbor a cuarcului q și a antiquarcului, așa cum prezentată în fig. 4. Astfel de fascicule de particule se numesc jeturi. Formarea a trei, patru sau mai multe jeturi de particule simultan este observată destul de des în experiment.
În experimentele care au fost efectuate la energii de supraaccelerare în raze cosmice, la care a participat și autorul acestui articol, s-au obținut, parcă, fotografii ale procesului de formare a multor jeturi. Faptul este că o frânghie sau o sfoară este unidimensională și, prin urmare, centrele de formare a trei, patru sau mai multe jeturi sunt, de asemenea, situate de-a lungul unei linii drepte.
Teoria care descrie interacțiunile puternice se numește cromodinamica cuantică sau prescurtat QCD. Este mult mai complicată decât teoria interacțiunilor electroslabe. QCD are succes în special în descrierea așa-numitelor procese dure, adică procesele de interacțiune a particulelor cu un transfer mare de impuls între particule. Deși crearea teoriei nu a fost încă finalizată, mulți fizicieni teoreticieni sunt deja ocupați să creeze „marea unificare” - unificarea cromodinamicii cuantice și a teoriei interacțiunii electroslabe într-o singură teorie.
În concluzie, să ne oprim pe scurt asupra faptului dacă șase leptoni și 18 quarci multicolori (și antiparticulele lor), precum și cuante de câmpuri fundamentale, epuizează fotonul, W ± -, Z 0 -bosoni, opt gluoni și, în final, cuante ale câmpului gravitațional - gravitoni - întregul arsenal de particule cu adevărat elementare, mai precis, fundamentale. Aparent nu. Cel mai probabil, imaginile descrise ale particulelor și câmpurilor sunt doar o reflectare a cunoștințelor noastre actuale. Nu degeaba există deja multe idei teoretice în care grup mare mai multe despre așa-numitele particule supersimetrice observate, un octet de quarci supergrei și multe altele.
Evident, fizica modernă este încă departe de a construi o teorie completă a particulelor. Poate avea dreptate mare fizician Albert Einstein, considerând că doar luarea în considerare a gravitației, în ciuda rolului său care acum pare mic în microcosmos, va permite construirea unei teorii riguroase a particulelor. Dar toate acestea sunt deja în secolul 21 sau chiar mai târziu.
Literatură
1. Okun L.B. Fizica particulelor elementare. Moscova: Nauka, 1988.
2. Kobzarev I.Yu. Laureații Premiul Nobel 1979: S. Weinberg, S. Glashow, A. Salam // Natura. 1980. N 1. S. 84.
3. Zeldovich Ya.B. Clasificarea particulelor elementare și a quarcilor în prezentarea pentru pietoni // Uspekhi nat. Științe. 1965. T. 8. S. 303.
4. Krainov V.P. Relația de incertitudine pentru energie și timp // Soros Educational Journal. 1998. N 5. S. 77-82.
5. I. Nambu, „De ce nu există quarci liberi”, Usp. Phys. Științe. 1978. V. 124. S. 146.
6. Zhdanov G.B., Maksimenko V.M., Slavatinsky S.A. Experimentul „Pamir” // Natură. 1984. Nr 11. S. 24
Revizorul articolului L.I. Sariciov
S. A. Slavatinsky Institutul de Fizică și Tehnologie din Moscova, Dolgoprudny, Regiunea Moscova
Prezentat în Fig.1 fermioni fundamentale, cu spin ½, sunt „primele cărămizi” ale materiei. Ei sunt reprezentați leptoni(electroni e, neutrini etc.) - particule care nu participă la puternic interacțiuni nucleare, și quarcuri, care sunt implicate în interacțiuni puternice. Particulele nucleare sunt formate din quarci hadronii(protoni, neutroni și mezoni). Fiecare dintre aceste particule are propria sa antiparticulă, care trebuie plasată în aceeași celulă. Denumirea unei antiparticule se distinge prin semnul tildei (~).
Din cele șase soiuri de quarci, sau șase parfumuri sarcină electrică 2/3 (în unități de sarcină elementară e) posedă superior ( u), Fermecat ( c) și adevărat ( t) quarci și cu sarcină –1/3 – mai mică ( d), ciudat ( s) si frumos ( b) quarci. Antiquarks cu aceleași arome vor avea sarcini electrice-2/3, respectiv 1/3.
| particule fundamentale | |||||||||||||||||||
| Fermioni fundamentali (spin pe jumătate întreg) | bozoni fundamentali (spin întreg) | ||||||||||||||||||
| Leptoni | Quarci | ||||||||||||||||||
| n e | nm | n t | u | c | t | 2/3 | puternic | El.-magnetic | Slab | gravitațională | |||||||||
| e | m | t | –1 | d | s | b | –1/3 | 8 g J = 1 m = 0 | g J = 1 m = 0 | W ± ,Z 0 J = 1 m@100 | G J = 2 m = 0 | ||||||||
| eu | II | III | eu | II | III | ||||||||||||||
| interacțiune electroslabă | |||||||||||||||||||
| marea unire | |||||||||||||||||||
| supraunificare | |||||||||||||||||||
În cromodinamica cuantică (teoria interacțiunii puternice), trei tipuri de sarcini de interacțiune puternică sunt atribuite quarcilor și antiquarcilor: roșu R(anti-rosu); verde G(anti-verde); albastru B(anti albastru). Interacțiunea culorii (puternice) leagă quarcii în hadroni. Acestea din urmă sunt împărțite în barionii, format din trei quarci, și mezonii format din doi quarci. De exemplu, protonii și neutronii înrudiți cu barionii au următoarea compoziție de cuarci:
p = (uud) și , n = (ddu) și .
Ca exemplu, prezentăm compoziția tripletului pi-mezon:
, , 
Este ușor de observat din aceste formule că sarcina protonului este +1, în timp ce cea a antiprotonului este -1. Neutronul și antineutronul au sarcină zero. Spiriurile quarcilor din aceste particule sunt adăugate astfel încât spinurile lor totale să fie egale cu ½. Sunt posibile și astfel de combinații ale acelorași quarci, în care rotațiile totale sunt egale cu 3/2. Astfel de particule elementare (D ++ , D + , D 0 , D –) au fost descoperite și aparțin rezonanțelor, adică. hadroni de scurtă durată.
Procesul cunoscut de dezintegrare radioactivă b, care este reprezentat de schemă
n ® p + e + ,
din punctul de vedere al teoriei cuarcilor arată ca
(udd) ® ( uud) + e+ sau d ® u + e + .
În ciuda încercărilor repetate de a detecta quarci liberi în experimente, nu a fost posibil. Acest lucru sugerează că quarkurile, aparent, apar numai în compoziția unor particule mai complexe ( capcanarea quarcilor). O explicație completă a acestui fenomen nu a fost încă oferită.
Figura 1 arată că există o simetrie între leptoni și cuarci, numită simetrie cuarc-lepton. Particulele din rândul de sus au o încărcătură mai mult decât particulele din rândul de jos. Particulele primei coloane aparțin primei generații, a doua - a doua generație și a treia coloană - a treia generație. Cuarcuri adecvate c, bși t au fost prezise pe baza acestei simetrii. Materia din jurul nostru este formată din particule de prima generație. Care este rolul particulelor din a doua și a treia generație? Nu există încă un răspuns definitiv la această întrebare.
