Hanya setahun yang lalu, Peter Higgs, François Englert dan menerima Hadiah Nobel untuk karyanya, yang dikhususkan untuk mempelajari partikel subatomik.Hal ini mungkin tampak masuk akal, tetapi penemuan ilmuwan mereka telah membuat setengah abad yang lalu, tapi sampai hari ini mereka tidak memberi meskipun sedikit masalah.
Pada tahun 1964, dua fisika berbakat juga bermain dengan teori tanah-melanggar nya.Pada awalnya, ia juga menarik sedikit perhatian.Ini aneh, karena ia menggambarkan struktur hadrons, yang sangat diperlukan bagi setiap satu interaksi antar atom yang kuat.Ini adalah teori quark.
Apa itu?
By the way, apa yang quark?Ini adalah salah satu komponen utama dari Hadron tersebut.Penting!Partikel ini memiliki "setengah" spin, benar-benar menjadi fermion.Tergantung pada warna (lihat di bawah) biaya quark mungkin sama dengan sepertiga atau dua pertiga dari biaya proton.Adapun warna, jumlah mereka enam (generasi quark).Mereka diperlukan agar tidak melanggar prinsip Pauli.
Dasar
Sebagai bagian dari hadrons, partikel-partikel ini berada pada jarak tidak melebihi nilai kurungan.Alasannya sederhana: mereka bertukar lapangan mengukur vektor, yaitu gluon.Mengapa quark begitu penting?Gluon plasma (quark jenuh) - keadaan materi di mana seluruh alam semesta itu hanya setelah Big Bang.Dengan demikian, keberadaan quark dan gluon - konfirmasi langsung bahwa itu benar-benar.
Mereka juga memiliki warna yang berbeda, tetapi karena gerakan untuk membuat salinan virtual mereka.Dengan demikian, ketika jarak antara quark kekuatan antara mereka meningkat secara signifikan.Seperti yang Anda duga, dengan jarak minimal interaksi praktis menghilang (kebebasan asimtotik).
demikian, setiap interaksi yang kuat di hadrons adalah karena transisi dari gluon antara quark.Jika kita berbicara tentang interaksi antara hadrons, mereka dijelaskan oleh transfer pi-meson resonansi.Sederhananya, semua langsung kembali dikurangi menjadi pertukaran gluon.
Bagaimana quark bagian dari nukleon itu?
Setiap neutron terdiri dari sepasang d-quark, dan sama u-quark tunggal yang tepat.Setiap proton, sebaliknya - dari satu d-quark dan sepasang u-quark.Dengan cara berbicara, huruf ditempatkan tergantung dari bilangan kuantum.
menjelaskan.Sebagai contoh, peluruhan beta dijelaskan dengan hanya transformasi yang sama dari salah satu dari jenis yang sama sebagai bagian dari quark nukleon ke lain.Untuk lebih baik dipahami sebagai formula proses ini dapat ditulis dengan cara ini: d = u + w (peluruhan neutron).Dengan demikian, proton ditulis rumus yang sedikit berbeda: u = d + w.
Kebetulan, proses yang terakhir ini dijelaskan oleh aliran neutrino dan positron dari gugus bintang utama.Jadi skala alam semesta adalah partikel kecil begitu penting, yang merupakan plasma quark-gluon, seperti yang telah kita mengatakan, menegaskan big bang, dan studi tentang partikel-partikel ini memungkinkan para ilmuwan untuk mempelajari lebih lanjut tentang esensi dari dunia di mana kita hidup.
Dengan kurang dari quark?
By the way, apa yang terdiri dari quark?Mereka adalah bagian dan paket preons.Partikel-partikel ini sangat kecil dan kurang dipahami, sehingga bahkan hari ini mereka dikenal tidak begitu banyak.Yang kurang dari quark.
mana mereka berasal?
Saat ini, bentuk yang paling umum preons dua hipotesis: string theory dan teori Bilson-Thompson.Dalam kasus pertama, terjadinya partikel dijelaskan tali osilasi.Hipotesis kedua menunjukkan bahwa penampilan mereka karena keadaan tereksitasi ruang dan waktu.
menarik bahwa dalam kasus kedua adalah mungkin untuk menggambarkan fenomena, menggunakan matriks transportasi paralel di sepanjang kurva dari jaringan berputar.Sifat-sifat matriks itu sendiri, dan untuk menentukan setiap preons.Itulah yang merupakan quark.
Menyimpulkan, kita dapat mengatakan bahwa quark - semacam "kuanta" sebagai bagian dari hadrons.Terkesan?Dan sekarang kita akan berbicara tentang bagaimana melakukan terbuka quark.Ini adalah cerita yang sangat menarik yang, antara lain, sepenuhnya mengungkapkan beberapa rincian yang dijelaskan di atas.
Aneh partikel
Segera setelah akhir Perang Dunia II, para ilmuwan mulai aktif menjelajahi dunia partikel subatomik, yang sampai saat tampaknya hanya primitif (untuk pandangan).Proton, neutron (nukleon) dan elektron membentuk atom.Pada tahun 1947 ia membuka peony (dan meramalkan keberadaan mereka di tahun 1935), yang bertanggung jawab atas daya tarik saling nukleon di dalam inti atom.Acara ini dalam waktu yang dikhususkan tidak satu pameran ilmiah.Quark yang belum terbuka, tetapi saat serangan terhadap "jejak" mereka semakin dekat.
Neutrino pada saat itu belum ditemukan.Tapi pentingnya semata-mata untuk menjelaskan peluruhan beta atom begitu besar sehingga para ilmuwan memiliki sedikit meragukan keberadaan mereka.Selain itu, sudah mendeteksi atau memprediksi beberapa antipartikel.Setelah situasi itu tidak jelas dengan muon, yang dibentuk oleh peluruhan pion dan kemudian diteruskan ke negara neutrino, elektron atau positron.Fisikawan tidak mengerti, mengapa saya perlu stasiun menengah ini.
Alas, Model begitu sederhana dan bersahaja sangat singkat selamat pembukaan pion.Pada tahun 1947, dua fisikawan Inggris, George Rochester dan Clifford Butler, menerbitkan sebuah artikel penasaran di majalah Nature ilmiah.Bahan untuk itu studi sinar kosmik melalui ruang awan, di mana mereka mendapat informasi yang sangat penasaran.Di salah satu foto yang diambil selama pengamatan, itu jelas terlihat beberapa lagu dengan asal usul yang sama.Sejak perbedaan itu seperti Latin V, maka menjadi jelas - biaya partikel ini pasti berbeda.
Para ilmuwan pernah mengira bahwa lagu ini menunjukkan fakta runtuhnya beberapa partikel yang tidak diketahui yang tidak tertinggal lagu lainnya.Perhitungan menunjukkan bahwa berat - sekitar 500 MeV, yang jauh lebih besar dari nilai ini untuk elektron.Tentu saja, para peneliti telah bernama penemuan mereka V-partikel.Namun, ini tidak quark.Partikel ini masih menunggu di sayap.
Semuanya baru saja dimulai
Dengan penemuan ini dimulai.Pada tahun 1949, di bawah kondisi yang sama ditemukan partikel jejak, yang memberi naik segera sampai tiga pion.Segera menjadi jelas bahwa ia, serta dan V-partikel - benar-benar anggota keluarga yang berbeda, yang terdiri dari empat partikel.Kemudian mereka disebut K meson (kaons).
Pasangan dikenakan kaons memiliki massa 494 MeV, dan dalam kasus biaya netral - 498 MeV.Kebetulan, pada tahun 1947, peneliti cukup beruntung untuk menangkap hanya kasus yang sangat langka yang sama dari kaon pembusukan positif, tetapi pada saat itu mereka hanya tidak bisa benar menafsirkan gambar.Namun, untuk menjadi sempurna adil, itu sebenarnya pengamatan pertama kaon itu dibuat kembali pada tahun 1943, tetapi informasi tentang hal itu hampir hilang dengan latar belakang dari banyak publikasi ilmiah pasca-perang.
New keanehan
Dan kemudian para ilmuwan menunggu lebih banyak penemuan.Pada tahun 1950 dan 1951, peneliti dari Universitas Manchester dan Melnburskogo berhasil menemukan sebuah partikel jauh lebih berat dari proton dan neutron.Sekali lagi, dia tidak punya biaya, tetapi meluruh menjadi proton dan sebuah Pion.Yang terakhir, seperti dapat dipahami, memiliki muatan negatif.Partikel baru ditandai dengan huruf Λ (lambda).
Semakin banyak waktu berlalu, semakin muncul pertanyaan ilmuwan.Masalahnya adalah bahwa partikel baru yang diproduksi hanya dalam interaksi nuklir kuat, cepat mogok untuk membentuk proton dan neutron.Selain itu, mereka selalu muncul berpasangan, manifestasi tunggal tidak pernah.Dan sekelompok fisikawan dari Amerika Serikat dan Jepang yang diusulkan untuk digunakan dalam deskripsi mereka dari bilangan kuantum baru - aneh.Menurut definisi mereka, keanehan semua partikel yang dikenal lainnya adalah nol.
Penelitian lebih lanjut
terobosan terjadi hanya setelah penyelidikan dari sistematisasi baru hadrons.Seorang tokoh terkemuka dalam Yuval Ne'eman Israel menjadi yang mengubah karir militer yang luar biasa pada cara sama brilian dari seorang ilmuwan.
Dia mencatat bahwa terbuka pada saat yang meson dan baryon jatuh, membentuk sekelompok multiplet partikel terkait.Anggota dari masing-masing asosiasi ini memiliki tepat keanehan yang sama, tetapi biaya listrik yang berlawanan.Jadi bagaimana interaksi nuklir kuat muatan listrik tidak tergantung sama sekali, dalam segala partikel lain dari multiplet terlihat kembar sempurna.
Para ilmuwan telah menyarankan bahwa terjadinya formasi alam memenuhi simetri tertentu, dan segera mereka mampu menemukannya.Dia adalah generalisasi sederhana dari kelompok berputar SU (2), yang para ilmuwan di seluruh dunia menggunakan untuk menggambarkan bilangan kuantum.Itu hanya pada waktu itu sudah dikenal Hadron 23, dan punggung mereka sama dengan 0, ½ atau unit utuh, karena itu menggunakan klasifikasi tidak mungkin.
Akibatnya, kami harus menggunakan untuk klasifikasi hanya dua bilangan kuantum, karena yang klasifikasi telah diperluas jauh.Jadi ada sekelompok SU (3), yang pada awal abad ini telah menciptakan matematikawan Perancis Elie Cartan.Untuk menentukan posisi taksonomi di dalamnya masing-masing partikel, para ilmuwan mengembangkan program penelitian.Quark kemudian dengan mudah masuk ke dalam serangkaian sistematis, yang dikonfirmasi kebenaran mutlak spesialis.
baru
bilangan kuantum Jadi para ilmuwan telah datang dengan ide menggunakan bilangan kuantum abstrak, yang telah menjadi hiper dan isotop berputar.Namun, dengan keberhasilan yang sama dapat mengambil alih aneh dan listrik.Skema ini telah diberi sebutan Delapan Jalan.Ini ditangkap analogi dengan Buddhisme, di mana sampai Nirvana juga perlu melalui delapan tingkat.Namun, semua puisi ini.
Ne'eman pekerjaan-Nya dan rekannya, Gell-Mann, yang diterbitkan pada tahun 1961, dan jumlah yang meson yang kemudian dikenal tidak melebihi tujuh.Tapi dalam makalah mereka, para peneliti tidak ragu-ragu lagi probabilitas tinggi dari keberadaan meson kedelapan.Juga pada tahun 1961 teori mereka cemerlang dikonfirmasi.Ditemukan partikel ini disebut meson (huruf Yunani η).
penemuan lebih lanjut dan percobaan cemerlang dikonfirmasi kebenaran mutlak dari klasifikasi (3) SU.Ini menjadi insentif yang kuat untuk peneliti yang telah menemukan bahwa ada di jalur yang benar.Bahkan Gell-Mann tidak memiliki keraguan bahwa di alam ada quark.Ulasan dari teori-teorinya tidak sangat positif, tapi ilmuwan yakin bahwa dia benar.
sini dan quark!
segera menerbitkan sebuah artikel "Sebuah model skema baryon dan meson."Di dalamnya, para ilmuwan mampu mengembangkan ide pengorganisasian, yang sangat membantu.Mereka menemukan bahwa SU (3) siap mengakui keberadaan seluruh kembar tiga dari fermion, muatan listrik yang berkisar dari 2/3 ke 1/3 dan 1/3, dan dalam triplet satu partikel selalu keanehan non-nol yang berbeda.Sudah terkenal Gell-Mann, kami memanggil mereka "partikel elementer quark."
Menurut dakwaan, ia diberi label mereka sebagai u, d dan s (dari kata bahasa Inggris atas, bawah, dan aneh).Di bawah skema baru, masing-masing baryon dibentuk oleh tiga quark.Meson disusun jauh lebih mudah.Mereka berisi satu quark (aturan ini adalah perusahaan) dan antiquark.Baru setelah itu komunitas ilmiah telah menjadi sadar akan keberadaan partikel-partikel ini, yang didedikasikan untuk artikel kami.
Sedikit sejarah
Artikel ini, yang sebagian besar ditentukan perkembangan fisika di tahun-tahun ke depan, memiliki sejarah yang agak menarik.Gell-Mann memikirkan keberadaan kembar tiga tersebut jauh sebelum publikasi, tapi tidak ada yang membahas asumsi mereka.Fakta bahwa asumsi mengenai keberadaan partikel yang memiliki muatan fraksional tampak seperti delusi.Namun, setelah percakapan dengan luar biasa fisikawan teoritis Robert Serber ia mengetahui bahwa rekannya melakukan persis kesimpulan yang sama.
Selain itu, ilmuwan membuat satu-satunya kesimpulan yang benar bahwa keberadaan partikel tersebut hanya mungkin jika mereka tidak fermion bebas, sebagai bagian dari hadrons.Memang, dalam kasus ini, biaya mereka terintegrasi!Pertama Gell-Mann memanggil mereka kvorkami bahkan disebutkan dalam MTI, tetapi reaksi dari siswa dan guru sangat rendah.Jadi seorang ilmuwan untuk waktu yang lama memikirkan apakah ia harus membuat penelitiannya kepada publik.
kata "quark" (ini terdengar seperti jeritan bebek) diambil dari karya James Joyce.Anehnya, namun ilmuwan Amerika telah diposting sebuah artikel dalam jurnal ilmiah bergengsi Eropa Physics Letters, karena serius takut bahwa revisi serupa dalam hal edisi Amerika Physical Review Letters tidak akan menerimanya untuk publikasi.By the way, jika Anda ingin melihat setidaknya salinan artikel - Anda langsung jalan ke Berlin museum yang sama.Quark dalam eksposisi tidak tersedia, tapi cerita penuh penemuan mereka (atau lebih tepatnya, bukti dokumenter) adalah.
Depan quark revolusi
adil untuk mengatakan bahwa hampir pada saat yang sama dengan pemikiran yang sama berasal dari CERN ilmuwan, George Zweig.Pada awalnya, mentornya sendiri Gell-Mann, dan kemudian Richard Feynman.Zweig juga mendefinisikan realitas fermion, yang memiliki biaya pecahan, tetapi memanggil mereka ace.Selain itu, seorang ahli fisika berbakat, juga dianggap sebagai tiga baryon quark dan meson - sebagai kombinasi dari quark dan antiquark.
Sederhananya, siswa sepenuhnya mengulangi kesimpulan dari gurunya, dan benar-benar terpisah dari itu.Karyanya telah muncul bahkan beberapa minggu sebelum publikasi Mann, tetapi hanya sebagai "buatan" Institute.Namun, kehadiran dua makalah independen, kesimpulan yang hampir identik, setelah yakin beberapa ilmuwan setia kepada teori yang diusulkan.Untuk
Dari penolakan percaya
Tapi banyak peneliti telah mengambil teori ini tidak benar.Ya, wartawan dan teori cepat jatuh cinta padanya untuk kejelasan dan kesederhanaan, tetapi fisika serius mengambil hanya setelah selama 12 tahun.Anda tidak harus menyalahkan mereka untuk konservatisme yang berlebihan.Fakta bahwa teori asli quark kontras dengan prinsip Pauli, yang kami sebutkan di awal artikel ini.Jika kita berasumsi bahwa proton yang terdapat sepasang u-quark dan satu d-quark, yang pertama harus ketat dalam keadaan kuantum yang sama.Menurut Pauli adalah mustahil.
Saat itu dan ada bilangan kuantum tambahan, dinyatakan sebagai warna (seperti yang telah disebutkan di atas).Selain itu, tidak jelas bagaimana semua partikel elementer quark berinteraksi satu sama lain, mengapa tidak menemui mereka varietas gratis.Semua ini sangat membantu mengungkap misteri dari teori medan gauge, yang "membawa ke pikiran" hanya di pertengahan 70-an.Sekitar waktu yang sama, teori quark dari hadrons organik dimasukkan ke dalamnya.
Tapi paling kuat menghambat perkembangan teori tidak adanya lengkap setidaknya beberapa tes eksperimental yang akan mengkonfirmasi keberadaan keduanya, dan interaksi antara quark dan partikel lainnya.Tapi mereka secara bertahap mulai muncul hanya pada akhir tahun 60-an, ketika pesatnya perkembangan teknologi memungkinkan untuk pengalaman dari "transmisi" berkas elektron proton.Ini adalah pengalaman-pengalaman ini telah memungkinkan untuk membuktikan bahwa di dalam proton benar-benar "menyembunyikan" beberapa partikel, yang awalnya disebut partons.Kemudian masih yakin bahwa itu adalah tidak seperti quark benar, tetapi itu hanya pada akhir 1972.Konfirmasi
Eksperimental
Tentu saja, keyakinan akhir dari komunitas ilmiah mengambil data jauh lebih eksperimental.Pada tahun 1964, James Sheldon Glashow dan Bjorken (masa depan pemenang Hadiah Nobel, by the way) telah menyarankan, meskipun mungkin ada spesies keempat quark, yang mereka disebut terpesona (terpesona).
Hal ini berkat hipotesis ini, peneliti pada tahun 1970 mampu menjelaskan banyak keanehan yang telah diamati dalam pembusukan kaons netral dikenakan.Empat tahun kemudian, hanya dua kelompok independen dari fisikawan Amerika mampu memperbaiki kerusakan meson, yang termasuk salah satu "terpesona" quark dan antiquark nya.Hal ini tidak mengherankan bahwa acara ini pernah dijuluki Revolusi November.Teori quark mendapatkan lebih atau kurang "visual" konfirmasi.
tentang pentingnya pembukaan mengatakan sedikitnya fakta bahwa manajer proyek, Samuel Ting dan Burton Richter, dua tahun kemudian menerima Hadiah Nobel: Sebuah acara tercermin dalam banyak artikel.
