Hace apenas un año, Peter Higgs, François Englert y recibieron el Premio Nobel por su trabajo, que se dedica al estudio de las partículas subatómicas.Esto puede parecer absurdo, pero sus descubrimientos científicos han hecho hace medio siglo, pero hasta hoy no se dan a través de un pequeño asunto.
En 1964, dos de física talentosa también jugó con su teoría revolucionaria.Al principio, ella también atrajo poca atención.Es extraño, porque ella se describe la estructura de los hadrones, que son indispensables para cualquier fuerte interacción interatómica.Esta fue la teoría de los quarks.
¿Qué es?
Por cierto, ¿qué es un quark?Este es uno de los principales componentes de la hadrones.Importante!Esta partícula tiene un espín "media", siendo en realidad un fermión.Dependiendo del color (ver más abajo) cargo quark puede ser igual a un tercio o dos tercios de la carga de protones.En cuanto a colores, que suman seis (generación de quarks).Son necesarios a fin de no violar el principio de Pauli.
Fundamentos
Como parte de los hadrones, estas partículas están a una distancia que no exceda el valor del confinamiento.La razón es simple: se intercambian vectores campo de norma, es decir, los gluones.¿Por qué es tan importante quark?Plasma gluones (quarks saturada) - un estado de la materia en la que todo el universo era justo después del Big Bang.En consecuencia, la existencia de los quarks y los gluones - una confirmación directa de que lo que realmente era.
También tiene un color diferente, pero debido a los movimientos para crear sus copias virtuales.Por consiguiente, cuando la distancia entre la fuerza quarks entre ellos aumenta significativamente.Como puede imaginar, con una distancia mínima de interacción prácticamente desaparece (libertad asintótica).
lo tanto, cualquier interacción fuerte en hadrones es debido a la transición de gluones entre quarks.Si hablamos de las interacciones entre los hadrones, que se explican por la transferencia de resonancia pi-mesón.En pocas palabras, todos indirectamente nuevamente reducida al intercambio de gluones.
Cómo parte quark del nucleón?
Cada neutrón consiste en un par de d-quarks, y la misma solo u-quark exacta.Cada protón, por el contrario - de un solo d-quark y un par de u-quark.Por cierto habla, las letras se colocan en función de los números cuánticos.
explicar.Por ejemplo, la desintegración beta se explica por la misma transformación de una del mismo tipo como parte del quark nucleon en otro.Para ser mejor entendida como una fórmula de este proceso se puede escribir así: d = u + w (una descomposición de neutrones).En consecuencia, el protón está escrito ligeramente diferente fórmula: u = d + w.
Por cierto, este último proceso se explica por un flujo constante de los neutrinos y positrones de los principales grupos de estrellas.Así que la escala del universo es tan importantes partículas pequeñas, lo cual es un plasma de quarks y gluones, como ya hemos dicho, confirma la gran explosión, y el estudio de estas partículas permite a los científicos a aprender más acerca de la esencia del mundo en el que vivimos.
Con menos de un quark?
Por cierto, en qué consiste quarks?Son preones parte y parcela.Estas partículas son muy pequeñas y poco comprendido, por lo que aún hoy se les conoce, no tanto.Eso es menos de un quark.
¿De dónde vienen?
Hoy en día, la forma más común preones dos hipótesis: la teoría de cuerdas y la teoría de Bilson-Thompson.En el primer caso, la aparición de las partículas se explica la oscilación cadena.La segunda hipótesis sugiere que su apariencia se debe a un estado excitado de espacio y tiempo.
interesante que en el segundo caso, es posible para describir el fenómeno, utilizando una matriz de transporte paralelo a lo largo de las curvas de la red de centrifugado.Las propiedades de la propia matriz, y para determinar cualquier preones.Eso es lo que constituye los quarks.
Resumiendo, podemos decir que los quarks - una especie de "cuantos", como parte de los hadrones.Impresionado?Y ahora vamos a hablar de cómo hacerlo estaba abierto el quark.Esta es una historia muy emocionante que, entre otras cosas, revela plenamente algunos detalles descritos anteriormente.
Strange partículas
Inmediatamente después del final de la Segunda Guerra Mundial, los científicos comenzaron a explorar activamente el mundo de las partículas subatómicas, que hasta entonces parecían simplemente primitiva (de la vista).Los protones, neutrones (nucleones) y los electrones átomo formados.En 1947 se abrió peonías (y predijo su existencia en 1935), que fueron responsables de la atracción mutua de nucleones en el núcleo de los átomos.Este evento fue en su tiempo se dedicó ni una exposición científica.Quarks aún no estaban abiertos, pero el momento del ataque a su "huella" se están acercando.
neutrinos en el momento todavía no había sido descubierto.Pero su gran importancia para explicar la desintegración beta de los átomos era tan grande que los científicos tienen pocas dudas de su existencia.Además, ya detectar o predecir algunas antipartículas.Una vez que la situación era poco clara con muones, que se forman por la descomposición de los piones y más tarde pasaron al estado de neutrinos, electrones o positrones.Los físicos no entienden, ¿por qué necesito esta estación intermedia.
Alas, modelo tan simple y sin pretensiones sobrevivió muy brevemente la apertura de los piones.En 1947, dos físico británico, George Rochester y Clifford Butler, publicó un curioso artículo en la revista científica Nature.El material de que era el estudio de los rayos cósmicos a través de la cámara de niebla, en el que consiguieron una información muy curiosa.En una de las fotos capturadas durante la observación, que era claramente visible un par de temas con un origen común.Dado que la diferencia era como una América V, entonces se hizo evidente - cargo estas partículas son definitivamente diferente.
Los científicos una vez asumido que estas pistas indican el hecho de la caída de una partícula desconocida que no se deja atrás otras pistas.Los cálculos mostraron que su peso - aproximadamente 500 MeV, que es mucho mayor que este valor para el electrón.Por supuesto, los investigadores han llamado su descubrimiento V-partícula.Sin embargo, este no fue el quark.Esta partícula todavía estaba esperando en las alas.
Todo está recién comenzando
Con este descubrimiento empezó.En 1949, en las mismas condiciones que se encontró partículas de traza, que dio lugar de inmediato a tres piones.Pronto quedó claro que ella, así como y V-partículas - totalmente diferentes miembros de la familia, que consta de cuatro partículas.Más tarde fueron llamados mesones K (kaones).
Pareja acusada kaones tienen una masa 494 MeV, y en el caso de carga neutra - 498 MeV.Por cierto, en 1947, los investigadores tuvieron la suerte de capturar sólo el mismo caso muy raro de un decaimiento kaón positivo, pero en el momento en que simplemente no fueron capaces de interpretar correctamente la imagen.Sin embargo, para ser justos, es, de hecho, se hizo la primera observación del kaón vuelta en 1943, pero la información sobre él casi se perdió en el contexto de las muchas publicaciones científicas de la posguerra.
Nueva extrañeza
Y entonces los científicos esperaban más descubrimientos.En 1950 y 1951, los investigadores de las universidades de Manchester y Melnburskogo lograron encontrar una partícula es mucho más pesado que los protones y los neutrones.Una vez más, no tenía cargo, pero se desintegra en un protón y un pión.Este último, como puede entenderse, tiene una carga negativa.Nueva partícula denotado por la letra Λ (lambda).
pasa Cuanto más tiempo, más surge la pregunta de los científicos.El problema era que las nuevas partículas se producen exclusivamente en las interacciones nucleares fuerte, rápida descomposición para formar protones y neutrones.Además, siempre aparecen en pares, la sola manifestación nunca lo fue.Y así, un grupo de físicos de los EE.UU. y Japón propuso utilizar en su descripción de un nuevo número cuántico - extraño.De acuerdo con su definición, lo extraño de todas las demás partículas conocidas era cero.
investigación adicional
gran avance se produjo sólo después de las investigaciones de una nueva sistematización de los hadrones.Una figura prominente en el Yuval Neeman israelí hizo que cambió la carrera militar excepcional en una forma igualmente brillante de un científico.
Señaló que el abierto en el momento en los mesones y bariones caer, formando un grupo de multipletes de partículas relacionadas.Los miembros de cada una de estas asociaciones tienen exactamente la misma extrañeza, pero las cargas eléctricas opuestas.Entonces, ¿cómo la interacción nuclear fuerte de cargas eléctricas no dependen en absoluto, en todo lo demás partículas de un multiplete parecen gemelos perfectos.
Los científicos han sugerido que la aparición de estas formaciones naturales cumple cierta simetría, y pronto fueron capaces de encontrarla.Era una sencilla generalización del subgrupo SU (2), que científicos de todo el mundo utilizan para describir los números cuánticos.Eso es sólo en ese momento ya era conocido hadrones 23, y la espalda eran igual a 0, ½ o una unidad entera, por lo tanto, utilizar una clasificación no es posible.
Como resultado, tuvimos que utilizar para la clasificación sólo dos números cuánticos, debido a que la clasificación se ha ampliado considerablemente.Así que había un grupo de SU (3), que a principios de siglo se ha creado un matemático francés Elie Cartan.Para determinar la posición taxonómica en ella de cada partícula, los científicos desarrollaron un programa de investigación.Quark luego entró fácilmente en una serie sistemática, que confirmó la exactitud absoluta de los especialistas.
nueva
números cuánticos Así que los científicos han llegado a la idea de usar números cuánticos abstractos, que se han convertido giro hiper e isotópica.Sin embargo, con el mismo éxito puede hacerse cargo extraña y eléctrica.Este esquema ha sido nombrado provisionalmente el Óctuple Sendero.Esta es capturado analogía con el budismo, donde hasta Nirvana también tienen que ir a través de ocho niveles.Sin embargo, toda esta poesía.
Neeman Su obra y su colega, Gell-Mann, publicada en 1961, y la cantidad de los mesones entonces conocidos no superó siete.Pero en su artículo, los investigadores no dudan en hablar de la alta probabilidad de la existencia de la octava mesón.También en 1961 confirmó brillantemente su teoría.Encontramos este partículas llamadas mesones (letra griega eta).
Otros descubrimientos y experimentos brillantemente confirmado la veracidad absoluta de la clasificación de la SU (3).Esto se convirtió en un poderoso incentivo para los investigadores que han encontrado que hay en el camino correcto.Incluso el Gell-Mann no tenía ninguna duda de que en la naturaleza hay quarks.Los comentarios de sus teorías no fueron muy positivos, pero el científico estaba seguro de que tenía razón.
Aquí y quarks!
pronto publicó un artículo "Un modelo esquemático de bariones y mesones."En él, los científicos fueron capaces de desarrollar aún más la idea de organizar, que era muy servicial.Ellos encontraron que la SU (3) admite fácilmente la existencia de tripletes enteros de fermiones, la carga eléctrica que va desde 2/3 a 1/3 y 1/3, y en el triplete de una partícula es siempre extrañeza distinto de cero diferente.Ya conocido Gell-Mann, les llamamos "partículas elementales quarks."
Según los cargos, les etiqueta como u, d y s (de las palabras inglesas hacia arriba, abajo, y extraño).Bajo el nuevo esquema, cada barión formado por tres quarks.Los mesones están dispuestas mucho más fácil.Contienen un quark (esta regla es firme) y un antiquark.Sólo después de que la comunidad científica ha tomado conciencia de la existencia de estas partículas, que se dedican a nuestro artículo.
Un poco de historia
Este artículo, que se determina en gran medida el desarrollo de la física en los próximos años, tiene una historia bastante interesante.Gell-Mann pensó en la existencia de tales tríos mucho antes de su publicación, pero nadie para hablar de sus supuestos.El hecho de que sus suposiciones acerca de la existencia de partículas que tienen una carga fraccionada parecía como delirios.Sin embargo, después de una conversación con un destacado físico teórico Robert Serber se enteró de que su colega hizo exactamente a las mismas conclusiones.
Además, el científico hizo la única conclusión correcta de que sólo es posible la existencia de tales partículas si no son fermiones gratuitas, como parte de los hadrones.De hecho, en este caso, sus cargas están integrados!Primero de Gell-Mann ellos llamó kvorkami incluso les menciona en MTI, pero la reacción de los estudiantes y maestros fue muy discreto.Así que un científico durante mucho tiempo pensando en si debía hacer su investigación para el público.
palabra "quark" (este sonido como el grito de los patos) fue tomado de la obra de James Joyce.Por extraño que parezca, pero el científico norteamericano ha publicado un artículo en la prestigiosa revista científica europea Physics Letters, porque en serio temía que una revisión similar en términos de la edición americana de Physical Review Letters no aceptará para su publicación.Por cierto, si quieres buscar por lo menos una copia del artículo - diriges camino hacia el mismo museo de Berlín.Los quarks en su exposición no está disponible, pero la historia de su descubrimiento (o más bien, la evidencia documental) es.
Inicio revolución quark
justo decir que casi al mismo tiempo en el mismo pensamiento vino de científicos del CERN, George Zweig.Al principio, su propio mentor fue Gell-Mann, y luego Richard Feynman.Zweig también define la realidad de los fermiones, que tenían cargas fraccionarias, pero llamó a ases.Por otra parte, un físico de talento, también consideró como los tres bariones y mesones de quarks - como una combinación de un quark y un antiquark.
En pocas palabras, el estudiante se repite plenamente las conclusiones de su maestro, y completamente separada de ella.Su trabajo ha aparecido incluso unas pocas semanas antes de la publicación de Mann, pero sólo como un Instituto "hecho en casa".Sin embargo, es la presencia de dos periódicos independientes, cuyas conclusiones eran casi idénticas, una vez convencido de algunos científicos lealtad a la teoría propuesta.
Desde el rechazo a confiar
Sin embargo, muchos investigadores han tomado esta teoría no es correcta.Sí, los periodistas y los teóricos rápidamente se enamoró de ella por la claridad y la simplicidad, pero la física grave tomaron sólo después de hasta 12 años.Usted no debe culpar por el conservadurismo excesivo.El hecho de que la teoría original de quarks en agudo contraste con el principio de Pauli, que mencionamos al principio de este artículo.Si asumimos que el protón contenía un par de u-quarks y un d-quark, el primero debe ser estrictamente en el mismo estado cuántico.De acuerdo con la Pauli es imposible.
Fue entonces y había un número cuántico adicional, expresado como un color (como hemos mencionado más arriba).Además, no está claro cómo todas las partículas quarks elementales interactúan entre sí, ¿por qué no los cumple variedades libres.Todos ellos ayudaron en gran medida a desentrañar los misterios de la teoría de campo de calibre, que "trajo a la mente", sólo a mediados de los años 70.Por la misma época, la teoría de quarks de hadrones incorporado orgánicamente en ella.
Pero más fuertemente obstaculizado el desarrollo de la teoría de la ausencia completa de al menos algunas de las pruebas experimentales que confirman la existencia de ambos, y la interacción entre quarks y otras partículas.Pero poco a poco comenzaron a aparecer sólo al final de los años 60, cuando el rápido desarrollo de la tecnología permitieron que por la experiencia de un haz de electrones "transmisión" de protones.Son estas experiencias han permitido demostrar que los protones en el interior realmente "ocultar" algunas partículas, que se llamaba originalmente partones.Más tarde aún convencido de que no es nada como un verdadero quark, pero fue sólo a finales de 1972.Confirmación
Experimental
Por supuesto, la condena definitiva de la comunidad científica tomó datos mucho más experimental.En 1964, James Sheldon Glashow y Bjorken (ganador del Premio Nobel de futuro, por cierto) han sugerido, aunque puede haber una cuarta especie de quark, que llamaron un encantado (encantado).
Es gracias a esta hipótesis, los investigadores en 1970 fueron capaces de explicar muchas curiosidades que se han observado en la decadencia de kaones neutros cargadas.Cuatro años más tarde, sólo dos grupos independientes de físicos estadounidenses fueron capaces de solucionar el decaimiento de mesones, que incluía un solo quark "encantado" y su antiquark.No es de extrañar que este evento una vez llamó la Revolución de noviembre.La teoría de los quarks conseguir más o menos la confirmación "visual".
sobre la importancia de la apertura de dicho por lo menos el hecho de que el director del proyecto, Samuel Ting y Burton Richter, dos años más tarde recibió el Premio Nobel: Un evento se refleja en muchos artículos.
