Solo un anno fa, Peter Higgs, François Englert e ha ricevuto il Premio Nobel per il suo lavoro, che è stata dedicata allo studio delle particelle subatomiche.Questo può sembrare assurdo, ma i loro scienziati scoperte hanno fatto mezzo secolo fa, ma fino ad oggi non hanno dato anche se un po questione.
Nel 1964, due fisica talento anche giocato con la sua teoria rivoluzionaria.In un primo momento, ha anche attirato poca attenzione.E 'strano, perché ha descritto la struttura degli adroni, che sono indispensabili per qualsiasi forte interazione interatomico.Questa era la teoria dei quark.
Di cosa si tratta?
A proposito, che cosa è un quark?Questo è uno dei principali componenti della adroni.Importante!Questa particella ha un giro "metà", in realtà essere un fermione.A seconda del colore (vedi sotto) carica quark può essere uguale ad un terzo o due terzi della carica del protone.Per quanto riguarda i colori, se ne contano sei (generazione di quark).Essi sono necessari al fine di non violare il principio di Pauli.
Basics
Come parte degli adroni, queste particelle sono ad una distanza non superiore al valore del confinamento.La ragione è semplice: si scambiano i vettori campo di gauge, vale a dire i gluoni.Perché è così importante quark?Gluon plasma (quark saturo) - uno stato della materia in cui l'intero universo era appena dopo il Big Bang.Di conseguenza, l'esistenza di quark e gluoni - una conferma diretta che era veramente.
Essi hanno anche un colore diverso, ma a causa del movimento per creare le loro copie virtuali.Di conseguenza, quando la distanza tra la forza quark tra loro aumenta significativamente.Come si può immaginare, con una distanza minima di interazione praticamente scompare (libertà asintotica).
Pertanto, qualsiasi interazione forte in adroni è dovuto al passaggio di gluoni tra quark.Se parliamo di interazioni tra adroni, che si spiegano con il trasferimento di pi-mesone risonanza.In poche parole, tutti indirettamente ancora una volta ridotto allo scambio di gluoni.
Come parte quark del nucleone?
Ogni neutrone costituito da una coppia di d-quark, e la stessa identica singolo u-quark.Ogni protone, al contrario - da un singolo d-quark e un paio di u-quark.A proposito parlare, le lettere sono collocate a seconda delle numeri quantici.
spiegare.Ad esempio, il decadimento beta si spiega con solo la stessa trasformazione di uno stesso tipo come parte del quark nucleone in un'altra.Per essere meglio compresa come una formula di questo processo può essere scritto in questo modo: d = u + w (un decadimento del neutrone).Di conseguenza, il protone è scritto formula leggermente diversa: u = d + w.
Per inciso, quest'ultimo processo si spiega con un flusso costante di neutrini e positroni dei principali ammassi stellari.Così la scala dell'universo è così importante le particelle piccole, che è un plasma di quark e gluoni, come abbiamo già detto, conferma il big bang, e lo studio di queste particelle consentono agli scienziati di conoscere meglio l'essenza del mondo in cui viviamo.
Con meno di un quark?
A proposito, che cosa si compone di quark?Essi sono parte integrante preons.Queste particelle sono molto piccole e scarsamente compreso, tanto che ancora oggi sono conosciuti non tanto.Che è meno di un quark.
Da dove vengono?
Oggi, la forma più comune preons due ipotesi: teoria delle stringhe e la teoria della Bilson-Thompson.Nel primo caso, la presenza delle particelle è spiegato stringa oscillazione.La seconda ipotesi suggerisce che il loro aspetto è dovuto ad uno stato eccitato di spazio e tempo.
interessante che nel secondo caso è possibile descrivere il fenomeno, utilizzando una matrice di trasporto parallelo lungo le curve della rete di spin.Le proprietà della matrice stessa, e per determinare eventuali preons.Questo è ciò che costituisce i quark.
Riassumendo, possiamo dire che i quark - una sorta di "quanti" come parte di adroni.Impressionato?E adesso parleremo di come fare era aperta il quark.Questa è una storia molto interessante che, tra le altre cose, fornisce completamente alcuni dettagli sopra descritti.
Strano particelle
Subito dopo la fine della seconda guerra mondiale, gli scienziati ha cominciato a esplorare attivamente il mondo delle particelle subatomiche, che fino ad allora sembrava solo primitivo (per la vista).I protoni, neutroni (nucleoni) e gli elettroni formate atomo.Nel 1947 ha aperto peonie (e previsto la loro esistenza nel 1935), che erano responsabili per l'attrazione reciproca di nucleoni nel nucleo degli atomi.Questo evento è stato a suo tempo è stato dedicato non una mostra scientifica.I quark non erano ancora aperti, ma il momento dell'attacco sul loro "impronta" si stava avvicinando.
neutrini al momento non era ancora stato scoperto.Ma la loro pura importanza per spiegare il decadimento beta di atomi era così grande che gli scienziati hanno pochi dubbi la loro esistenza.Inoltre, già rilevare o predire alcuni antiparticelle.Una volta che la situazione non era chiara, con muoni, che si formano dal decadimento di pioni e poi passati in stato di neutrini, elettroni o positroni.I fisici non capiscono, perché ho bisogno di questa stazione intermedia.
Ahimè, modello in modo semplice e senza pretese molto brevemente sopravvissuto l'apertura dei pioni.Nel 1947, due fisico britannico, George Rochester e Clifford Butler, ha pubblicato un curioso articolo sulla rivista scientifica Nature.Il materiale per lo studio era di raggi cosmici attraverso la camera a nebbia, in cui hanno ottenuto informazioni molto curioso.Su una delle foto catturate durante l'osservazione, era chiaramente visibile un paio di tracce con una comune origine.Dal momento che la differenza era come un latino V, poi è apparso chiaro - accusa queste particelle sono decisamente diverso.
scienziati una volta per scontato che queste tracce indicano il fatto del crollo di qualche particella sconosciuta che non è lasciato alle spalle le altre tracce.I calcoli mostrano che il suo peso - circa 500 MeV, che è molto superiore a questo valore per l'elettrone.Naturalmente, i ricercatori hanno chiamato il loro V-particella scoperta.Tuttavia, questo non era il quark.Questa particella era ancora in attesa dietro le quinte.
Tutto è solo all'inizio
Con questa scoperta ha cominciato.Nel 1949, alle stesse condizioni è stato trovato particelle di traccia, che ha dato origine immediatamente a tre pioni.Divenne presto chiaro che lei, così come e V-particelle - totalmente diversi membri della famiglia, composta da quattro particelle.Successivamente sono stati chiamati K mesoni (kaoni).
Coppia carica kaoni hanno una massa 494 MeV, e nel caso di carica neutra - 498 MeV.Per inciso, nel 1947, i ricercatori la fortuna di catturare lo stesso molto raro caso di un kaon decadimento positivo, ma nel momento in cui semplicemente non erano in grado di interpretare correttamente l'immagine.Tuttavia, per essere perfettamente onesti, è infatti la prima osservazione del kaone è stato fatto nel 1943, ma informazioni su di esso era quasi persa contro lo sfondo delle molte pubblicazioni scientifiche del dopoguerra.
Nuova stranezza
E poi gli scienziati hanno aspettato più scoperte.Nel 1950 e il 1951, i ricercatori delle università di Manchester e Melnburskogo riusciti a trovare una particella è molto più pesante di protoni e neutroni.Anche in questo caso, non aveva nessuna carica, ma decade in un protone ed un pione.Quest'ultimo, come si può capire, ha una carica negativa.Nuova particella indicata dalla lettera Λ (lambda).
Più passa il tempo, più si pone la questione gli scienziati.Il problema era che le nuove particelle sono prodotte esclusivamente in presenza di forti interazioni nucleari, rapidamente abbattendo per formare protoni e neutroni.Inoltre, essi appaiono sempre in coppia, la singola manifestazione fu mai.E così un gruppo di fisici provenienti dagli Stati Uniti e dal Giappone ha proposto di utilizzare nella loro descrizione di un nuovo numero quantico - strano.Secondo la loro definizione, la stranezza di tutte le altre particelle conosciute era pari a zero.
Ulteriori ricerche
svolta avvenne solo dopo le verifiche di una nuova sistematizzazione di adroni.Una figura di primo piano nel conflitto israelo Yuval Ne'eman divenne che ha cambiato la straordinaria carriera militare in un modo altrettanto brillante di uno scienziato.
Egli ha osservato che l'apertura per il momento i mesoni e barioni cadono, formando un gruppo di multipletti di particelle correlate.I membri di ciascuna di queste associazioni hanno esattamente la stessa estraneità, ma cariche elettriche opposte.Così come ha fatto l'interazione nucleare forte di cariche elettriche non dipendono affatto, in tutto particelle altro di un multipletto sembrano gemelli perfetti.
Gli scienziati hanno suggerito che la presenza di queste formazioni naturali incontra certa simmetria, e presto sono stati in grado di trovarla.Era una semplice generalizzazione del gruppo di spin SU (2), che gli scienziati di tutto il mondo usano per descrivere i numeri quantici.Questo è solo a quel tempo era già noto adroni 23, e le spalle erano pari a 0, ½ o un'intera unità, quindi utilizzare una classificazione non è possibile.
Di conseguenza, abbiamo dovuto usare per la classificazione solo due numeri quantici, a causa della quale la classificazione è ampliato notevolmente.Quindi c'era un gruppo di SU (3), che all'inizio del secolo ha creato un matematico francese Elie Cartan.Per determinare la posizione tassonomica in esso di ciascuna particella, gli scienziati hanno sviluppato un programma di ricerca.Quark poi facilmente entrato in una serie sistematica, che ha confermato l'assoluta correttezza di specialisti.
nuovo
numeri quantici Così gli scienziati sono giunti alla idea di usare numeri quantici astratti, che sono diventati di spin iper- e isotopica.Tuttavia, con lo stesso successo può farsi carico strano e elettrica.Questo schema è stato nominato provvisoriamente il Sentiero.Questo è catturato analogia con il buddismo, dove fino Nirvana anche bisogno di passare attraverso otto livelli.Tuttavia, tutto questo poesie.
Ne'eman suo lavoro e il suo collega, Gell-Mann, pubblicato nel 1961, e l'importo dei mesoni allora conosciuti non ha superato sette.Ma nel loro articolo, i ricercatori non hanno esitato a citare l'elevata probabilità dell'esistenza dell'ottavo mesone.Sempre nel 1961 ha confermato brillantemente la loro teoria.Abbiamo trovato questo particelle chiamate mesoni (lettera greca η).
Ulteriori scoperte ed esperimenti brillantemente confermato l'assoluta correttezza della classificazione SU (3).Questo è diventato un potente incentivo per i ricercatori che hanno trovato che ci sono sulla strada giusta.Anche il Gell-Mann non aveva alcun dubbio che in natura ci sono quark.Recensioni delle sue teorie non sono stati molto positivi, ma lo scienziato era sicuro che avesse ragione.
Qui e quark!
presto pubblicato un articolo "Un modello schematico di barioni e mesoni."In esso, gli scienziati sono stati in grado di sviluppare ulteriormente l'idea di organizzare, che era così disponibile.Essi hanno scoperto che la SU (3) ammette facilmente l'esistenza di triplette interi fermioni, la carica elettrica che va da 2/3 a 1/3 e 1/3, e la tripletta una particella è sempre diverso strangeness non-zero.Già noto Gell-Mann, abbiamo chiamato le "particelle elementari quark".
Secondo l'accusa, li etichettato come u, d, s (dalle parole inglesi su, giù, e strano).Secondo il nuovo schema, ogni barione formato da tre quark.Mesoni sono disposte molto più facile.Essi contengono un quark (questa regola è fermo) e un antiquark.Solo dopo che la comunità scientifica ha preso coscienza dell'esistenza di queste particelle, che sono dedicati al nostro articolo.
Un po 'di storia
In questo articolo, che è in gran parte determinato lo sviluppo della fisica nei prossimi anni, ha una storia piuttosto interessante.Gell-Mann pensiero dell'esistenza di tali triplette lungo prima della sua pubblicazione, ma nessuno per discutere le loro assunzioni.Il fatto che le sue ipotesi circa l'esistenza di particelle con carica frazionaria sembravano deliri.Tuttavia, dopo una conversazione con un eccezionale fisico teorico Robert Serber venne a sapere che il suo collega ha fatto esattamente le stesse conclusioni.
Inoltre, lo scienziato ha fatto l'unica corretta conclusione che l'esistenza di tali particelle è possibile solo se non sono fermioni liberi, come parte di adroni.Infatti, in questo caso, le cariche sono integrati!Prima di Gell-Mann li chiamavano kvorkami addirittura menzionata in MTI, ma la reazione degli studenti e degli insegnanti era molto low-key.Così, uno scienziato per un lungo tempo a pensare se dovesse fare la sua ricerca al pubblico.Parola
"quark" (questo suono come il grido delle anatre) è stata presa dalle opere di James Joyce.Stranamente, ma lo scienziato americano ha pubblicato un articolo sulla prestigiosa rivista scientifica European Physics Letters, perché seriamente temeva che una revisione simile in termini di dell'edizione americana di Physical Review Letters non accetterà per la pubblicazione.A proposito, se si vuole guardare almeno una copia di questo articolo - dirigi strada per lo stesso museo di Berlino.I quark nella sua esposizione non è disponibile, ma l'intera storia della loro scoperta (o meglio, prove documentali) è.
Casa quark rivoluzione
giusto dire che quasi allo stesso tempo per lo stesso pensiero è venuto dal CERN scienziato, George Zweig.In un primo momento, il suo mentore si era Gell-Mann, e poi Richard Feynman.Zweig ha anche definito la realtà di fermioni, che avevano cariche frazionarie, ma li ha definiti assi.Inoltre, un fisico di talento, considerato anche come le tre quark barioni e mesoni - come una combinazione di un quark e un antiquark.
In poche parole, lo studente è completamente ripetuto le conclusioni del suo maestro, e completamente separato da esso.Il suo lavoro è apparso anche un paio di settimane prima della pubblicazione di Mann, ma solo come un "fatto in casa" Istituto.Tuttavia, è la presenza di due documenti indipendenti, le cui conclusioni erano quasi identiche, una volta convinto alcuni scienziati fedeltà alla teoria proposta.
Da rifiuto a fidarsi
Ma molti ricercatori hanno preso questa teoria non è giusto.Sì, giornalisti e teorici rapidamente si innamorò di lei per chiarezza e semplicità, ma la fisica seria prese solo dopo fino a 12 anni.Non si dovrebbe biasimare per eccessivo conservatorismo.Il fatto che la teoria originale di quark in netto contrasto con il principio di Pauli, che abbiamo accennato all'inizio di questo articolo.Se assumiamo che il protone conteneva un paio di u-quark e un d-quark, il primo dovrebbe essere rigorosamente lo stesso stato quantico.Secondo l'Pauli è impossibile.
Fu allora e c'era un numero quantico aggiuntivo, espresso in un colore (come abbiamo già detto).Inoltre, non è chiaro come tutte le particelle i quark elementari interagiscono tra di loro, perché non soddisfa le varietà gratuiti.Tutti questi grandemente aiutato svelare i misteri della teoria di campo di gauge, che "ha portato alla mente" solo a metà anni '70.Nello stesso tempo, la teoria dei quark adroni organicamente incorporato in esso.
Ma più fortemente ostacolato lo sviluppo della teoria della completa assenza di almeno alcune delle prove sperimentali che confermano l'esistenza di entrambi, e l'interazione tra quark e altre particelle.Ma gradualmente cominciarono a comparire solo alla fine degli anni '60, quando il rapido sviluppo della tecnologia ha permesso per l'esperienza di una "trasmissione" fasci di elettroni di protoni.Sono queste esperienze hanno permesso di dimostrare che i protoni all'interno veramente "nascondere" alcune particelle, che è stato originariamente chiamato partoni.Più tardi ancora convinto che sia niente come un vero quark, ma fu solo alla fine del 1972.Conferma
Sperimentale
Naturalmente, la condanna definitiva della comunità scientifica ha preso un dato molto più sperimentale.Nel 1964, James Sheldon Glashow e Bjorken (futuro premio Nobel, tra l'altro) hanno suggerito, anche se ci può essere una quarta specie di quark, che hanno chiamato un incantato (incantato).
E 'grazie a questa ipotesi, i ricercatori nel 1970 sono stati in grado di spiegare molte stranezze che sono stati osservati nel decadimento di kaoni neutri cariche.Quattro anni più tardi, solo due gruppo indipendente di fisici americani sono stati in grado di risolvere il decadimento dei mesoni, che comprendeva solo un quark "incantato" e il suo antiquark.Non è sorprendente che questo evento, una volta soprannominata la rivoluzione di novembre.La teoria dei quark ottenere più o meno la conferma "visiva".
circa l'importanza dell'apertura di detta almeno il fatto che il responsabile del progetto, Samuel Ting e Burton Richter, due anni più tardi ha ricevuto un premio Nobel: Un evento si riflette in molti articoli.
