Bare et år siden, Peter Higgs, François Englert og mottok Nobels fredspris for sitt arbeid, som ble viet til studiet av subatomære partikler.Dette kan virke absurd, men deres funn forskere har gjort et halvt århundre siden, men til denne dag har de ikke gi om en liten sak.
I 1964, to talentfulle fysikk også spilte med sin banebrytende teori.Ved første, hun også tiltrukket lite oppmerksomhet.Det er rart, fordi hun beskrev strukturen av hadroner, som er uunnværlig for enhver sterk interatomic interaksjon.Dette var teorien om kvarker.
Hva er det?
Forresten, hva er en kvark?Dette er en av de viktigste komponentene i hadron.Viktig!Denne partikkelen har en "halv" spin, faktisk være en fermion.Avhengig av fargen (se nedenfor) kesam kostnad kan være lik en tredjedel eller to tredjedeler av proton kostnad.Som for farger, nummerere de seks (generasjon av kvarker).De er nødvendig for å ikke bryte prinsippet om Pauli.
Basics
Som en del av hadroner, disse partiklene er i en avstand som ikke overstiger verdien av innesperring.Grunnen er enkel: de utveksler vektorer måler feltet, dvs. gluoner.Hvorfor er det så viktig kvark?Gluon plasma (mettet kvarker) - en tilstand av materie der hele universet var like etter Big Bang.Følgelig eksistensen av kvarker og gluoner - en direkte bekreftelse på at det virkelig var.
De har også en annen farge, men på grunn av bevegelsen til å lage sine virtuelle kopier.Følgelig, når avstanden mellom quarks kraften mellom dem øker betraktelig.Som du kanskje skjønner, med en minimumsavstand på samhandling praktisk talt forsvinner (asymptotisk frihet).
Dermed er noen sterk samhandling i hadroner skyldes overgangen fra gluoner mellom kvarker.Hvis vi snakker om interaksjoner mellom hadroner, de er forklart av overføring av pi-meson resonans.Enkelt sagt, alle indirekte igjen redusert til utveksling av gluoner.
Hvordan kvark del av nukleon?
Hver nøytron består av et par av D-kvarker, og på nøyaktig samme enkelt u-kvark.Hver proton, tvert imot - fra en enkelt D-kvark og et par U-kvark.Forresten taler, blir bokstavene plassert avhengig av quantum tallene.
forklare.For eksempel er betastråling forklares med akkurat den samme transformasjonen av en av samme type som en del av nukleon kvark inn i en annen.For å bedre forstås som en formel denne prosessen kan skrives på følgende måte: d = u + w (en nøytron-nedbrytnings).Følgelig er proton skrevet litt annen formel: u = d + w.
Forresten, er denne sistnevnte prosessen forklares med en jevn strøm av nøytrinoer og positroner av de store stjernehoper.Så omfanget av universet er så viktige små partikler, som er et kvark-gluon plasma, som vi allerede har sagt, bekrefter big bang, og studiet av disse partiklene tillate forskere å lære mer om essensen av den verden vi lever i.
Med mindre enn en kvark?
Forresten, hva den består av kvarker?De er en del og pakke preons.Disse partiklene er svært små og dårlig forstått, slik at selv i dag er de kjent ikke så mye.Det er mindre enn en kvark.
Hvor kom de fra?
dag preons den vanligste formen to hypoteser: strengteori og teorien om Bilson-Thompson.I det første tilfellet, blir forekomsten av partiklene forklart strengen oscillasjon.Den andre hypotese antyder at deres utseende er på grunn av en eksitert tilstand av rom og tid.
interessant at i det andre tilfellet er det mulig å beskrive fenomenet, ved hjelp av en matrise av parallelle transport langs kurver av spinn-nettverket.Egenskapene til selve matrisen, og for å bestemme eventuelle preons.Det er hva som utgjør kvarkene.
Oppsummert kan vi si at kvarkene - en slags "kvanter" som en del av hadroner.Imponert?Og nå skal vi snakke om hvordan å gjøre var å åpne kesam.Dette er en veldig spennende historie som blant annet fullt avsløre noen detaljer som er beskrevet ovenfor.
Strange partikler
Umiddelbart etter slutten av andre verdenskrig, begynte forskere å aktivt utforske verden av subatomære partikler, som inntil da syntes å bare primitive (for visning).Protoner, nøytroner (nukleoner) og elektronene dannet atom.I 1947 åpnet han peoner (og spådde deres eksistens i 1935), som var ansvarlig for den gjensidige tiltrekningen av nukleoner i kjernen av atomer.Denne hendelsen ble i sin tid ble viet ikke en vitenskapelig utstilling.Kvarker var ennå ikke åpen, men tidspunktet for angrepet på deres "footprint" var å komme nærmere.
Nøytrinoer på det tidspunktet ennå ikke hadde blitt oppdaget.Men deres ren betydning for å forklare betahenfall av atomer var så stor at forskere har liten tvil om deres eksistens.I tillegg, som allerede påvise eller forutsi noen antipartikler.Når situasjonen var uklar med myoner, som er dannet ved nedbrytning av pioner og senere gått inn i staten av nøytrinoer, elektron eller positron.Fysikere ikke forstår, hvorfor trenger jeg dette mellomstasjon.
Akk, så enkel og upretensiøs modell veldig kort levde åpningen av pioner.I 1947, to britiske fysikeren, George Rochester og Clifford Butler, publisert en nysgjerrig artikkel i det vitenskapelige tidsskriftet Nature.Materialet for det var studiet av kosmisk stråling gjennom skyen kammer, der de fikk veldig nysgjerrig informasjon.På ett av bildene er tatt under observasjonen, det var godt synlig et par låter med et felles opphav.Siden forskjellen var som en latinsk V, deretter ble det klart - lade disse partiklene er definitivt annerledes.
Forskere gang antatt at disse sporene tyder på det faktum av sammenbruddet av en ukjent partikkel som ikke etterlot seg andre spor.Beregninger viste at dens vekt - omtrent 500 MeV, som er mye større enn denne verdien for elektronet.Selvfølgelig har forskerne kalte sin oppdagelse V-partikkel.Men dette var ikke kesam.Denne partikkelen var fremdeles venter i vingene.
Alt er bare begynnelsen
Med denne oppdagelsen det begynte.I 1949, under de samme forholdene ble det funnet spor av partikler, som ga opphav umiddelbart til tre pioner.Det ble snart klart at hun, samt og V-partikkel - totalt forskjellige medlemmer av familien, som består av fire partikler.Senere ble de kalt K mesoner (kaons).
Couple belastet kaons har en masse 494 MeV, og i tilfellet med nøytral ladning - 498 MeV.Forresten, i 1947, forskere heldige nok til å fange akkurat det samme svært sjeldent tilfelle av en positiv Kaon forfall, men på den tiden de nettopp ikke var i stand til å tolke bildet.Men for å være helt rettferdig, det er faktisk den første observasjonen av Kaon ble laget tilbake i 1943, men informasjon om det var nesten tapt på bakgrunn av de mange etterkrigs vitenskapelige publikasjoner.
New strange
Og så forskerne ventet flere funn.I 1950 og 1951 klarte forskere fra universitetene i Manchester og Melnburskogo å finne en partikkel er mye tyngre enn protoner og nøytroner.Igjen, hun hadde ingen kostnad, men henfaller til et proton og et pion.Den sistnevnte, som kan forstås, har en negativ ladning.Ny partikkel merket med bokstaven Λ (lambda).
Jo mer tiden går, oppstår mer spørsmålet forskere.Problemet var at de nye partiklene produseres utelukkende i sterke kjernefysiske interaksjoner, raskt bryte ned for å danne protoner og nøytroner.I tillegg har de alltid vises i par, single manifestasjon var aldri.Og så en gruppe fysikere fra USA og Japan foreslått å bruke i sin beskrivelse av et nytt kvantesprang nummer - merkelig.Ifølge deres definisjon, strange av alle andre kjente partikler var null.
Videre forskning
gjennombrudd skjedde først etter undersøkelser av en ny systematisering av hadroner.En markant skikkelse i den israelske Yuval Ne'eman ble som endret fremragende militær karriere på en like strålende form av en vitenskapsmann.
Han bemerket at den åpne etter den tid mesoner og baryoner falle, danner en klynge av relaterte partikkelmultipletter.Medlemmer av hver av disse foreningene har nøyaktig samme fremmedhet, men motsatte elektriske ladninger.Så hvordan fikk ikke den sterke kjerne samspillet av elektriske ladninger ikke stole på alle, i alt annet partikler av et multi ser perfekte tvillinger.
Forskere har antydet at forekomsten av disse naturlige formasjoner møter viss symmetri, og snart var de i stand til å finne henne.Hun var en enkel generalisering av spin-gruppen SU (2), som forskere fra hele verden bruker for å beskrive kvante tall.Det er bare på den tiden var allerede kjent hadron 23, og ryggen var lik 0, ½ eller en hel enhet, derfor bruker en klassifikasjon ikke mulig.
Som et resultat, vi måtte bruke for klassifisering bare to quantum tall, på grunn som klassifiseringen har utvidet betraktelig.Så var det en gruppe av SU (3), som på begynnelsen av århundret har skapt en fransk matematiker Elie Cartan.For å bestemme taksonomisk posisjon i det av hver partikkel, forskerne utviklet et forskningsprogram.Quark så lett inngått en systematisk serie, som bekreftet den absolutte riktigheten av spesialister.
nytt kvantetall
Så forskere har kommet til ideen om å bruke abstrakte quantum tall, som har blitt hyper- og isotop-spinn.Men med den samme suksessen kan ta merkelig og elektrisk ladning.Denne ordningen er foreløpig navn eightfold banen.Dette fanges analogi med buddhismen, der inntil Nirvana må også gå gjennom åtte nivåer.Men alt dette poesi.
Ne'eman hans verk og hans kollega, Gell-Mann, utgitt i 1961, og hvor mye de så kjente -mesoner ikke overstige syv.Men i deres papir, gjorde forskerne ikke nøl med å nevne den høye sannsynligheten for eksistensen av den åttende meson.Også i 1961 sin teori briljant bekreftet.Fant denne partikkel som kalles mesoner (greske bokstaven t |).
Nye funn og eksperimenter briljant bekreftet den absolutte riktigheten av klassifiseringen av SU (3).Dette ble et kraftig incitament til forskere som har funnet ut at det er på rett spor.Selv Gell-Mann hadde ingen tvil om at i naturen er det kvarker.Anmeldelser av hans teorier var ikke veldig positiv, men forskeren var sikker på at han hadde rett.
Her og kvarker!
publisert snart en artikkel "En skjematisk modell av baryoner og mesoner."I det, var forskerne i stand til å videreutvikle ideen om organisering, som var så nyttig.De fant at SU (3) innrømmer lett eksistensen av hele trillinger av fermioner, er den elektriske ladning som strekker seg fra 2/3 til 1/3 og 1/3, og i den triplet en partikkel alltid forskjellig fra null underlig.Allerede velkjent Gell-Mann, vi kalte dem "elementærpartikler kvarker."
Ifølge tiltalen, merket han dem som u, d og s (fra de engelske ordene opp, ned, og merkelig).Under den nye ordningen, dannet hver baryon av tre kvarker.Mesoner er anordnet mye enklere.De inneholder en kvark (denne regelen er fast) og en antikvark.Først etter at det vitenskapelige samfunnet har blitt klar over eksistensen av disse partiklene, som er dedikert til vår artikkel.
Litt historie
Denne artikkelen, som er i stor grad bestemt utviklingen av fysikk i årene fremover, har en ganske interessant historie.Gell-Mann trodde på eksistensen av slike trill lenge før den er kunngjort, men ingen å diskutere sine forutsetninger.Det faktum at hans antagelser om eksistensen av partikler som har en brøk kostnad så ut som vrangforestillinger.Men etter en samtale med en enestående teoretisk fysiker Robert serber han fikk vite at hans kollega gjorde akkurat de samme konklusjonene.
I tillegg, forskeren har gjort den eneste riktige konklusjon at eksistensen av slike partikler er bare mulig hvis de ikke er frie fermioner, som en del av hadroner.Faktisk, i dette tilfellet er deres kostnader integrert!Først av Gell-Mann ringte dem kvorkami engang nevnt dem i MTI, men reaksjonen av studenter og lærere var veldig lavmælt.Så en vitenskapsmann i lang tid på å tenke på om han bør gjøre sin forskning for publikum.
ordet "kvark" (dette høres ut som skrik endene) ble hentet fra verker av James Joyce.Merkelig nok, men den amerikanske forskeren har lagt ut en artikkel i det prestisjetunge europeiske vitenskapelige tidsskriftet Physics Letters, fordi seriøst fryktet at en tilsvarende revisjon i form av den amerikanske utgaven av Physical Review Letters ikke vil godta den for publisering.Forresten, hvis du ønsker å se minst en kopi av artikkelen - henvise deg veien til den samme Berlin museum.Kvarker i sin utredning ikke er tilgjengelig, men den fullstendige historien om oppdagelsen deres (eller rettere sagt, dokumentasjon) er.
Hjem kesam revolusjon
rimelig å si at nesten samtidig til samme tanken kom fra CERN forsker, George Zweig.Ved første, hans mentor selv var Gell-Mann, og da Richard Feynman.Zweig også definert realiteten av fermioner, som hadde fraksjonelle kostnader, men kalte dem ess.Dessuten, en talentfull fysiker, også regnet som de tre kvark baryoner og mesoner - som en kombinasjon av en kvark og en antikvark.
Enkelt sagt, skal studenten fullt gjentatte konklusjonene fra sin lærer, og helt atskilt fra det.Hans arbeid har dukket opp enda et par uker før utgivelsen av Mann, men bare som en "hjemmelaget" Institute.Men det er tilstedeværelsen av to uavhengige aviser, konklusjonene som var nesten identiske, en gang overbevist noen forskere troskap til den foreslåtte teori.
Fra avvisning til å stole
Men mange forskere har tatt denne teorien ikke er riktig.Ja, journalister og teoretikere raskt ble forelsket i henne for klarhet og enkelhet, men alvorlig fysikk tok det bare etter så lenge som 12 år.Du bør ikke klandre dem for overdreven konservatisme.Det faktum at den opprinnelige teorien om kvarkene i skarp kontrast til Pauli prinsippet, som vi har nevnt i begynnelsen av denne artikkelen.Hvis vi antar at proton inneholdt et par u-kvarker og en d-kvark, bør den første være strengt i samme kvantetilstand.I henhold til Pauli er det umulig.
Det var da, og det var en ekstra kvantetallet, uttrykt som en farge (som vi nevnte ovenfor).I tillegg er det uklart hvor alle elementærpartikler kvarker samhandler med hverandre, hvorfor ikke møte dem gratis varianter.Alle disse i stor grad bidratt løse mysteriene i måleren feltteori, som "brakt til mind" bare på midten av 70-tallet.Rundt samme tid, kesam teorien om hadroner organisk innlemmet i den.
Men de fleste sterkt hemmet utviklingen av teorien av det fullstendige fravær av i det minste noen av de eksperimentelle prøver som skulle bekrefte eksistensen av begge, og samspillet mellom kvarkene og andre partikler.Men de gradvis begynte å dukke opp først på slutten av 60-tallet, da den raske utviklingen av teknologi tillatt for opplevelsen av en "overføring" elektronstråler av protoner.Det er disse erfaringene har lov til å bevise at det inne protoner virkelig "skjule" noen partikler, som opprinnelig ble kalt partons.Senere fortsatt overbevist om at det er ingenting som en ekte kvark, men det var først i slutten av 1972.
Experimental bekreftelse
Selvfølgelig, den endelige dommen mot det vitenskapelige samfunn tok en mye mer eksperimentelle data.I 1964, har James Sheldon Glashow og Bjorken (fremtidige nobelprisvinner, forresten) foreslo, selv om det kan være en fjerde arter av kvark, som de kalte en sjarmert (sjarmert).
Det er takket være denne hypotesen, var forskere i 1970 i stand til å forklare mange rariteter som er observert i forfallet av nøytrale kaons belastet.Fire år senere, bare to uavhengige gruppe amerikanske fysikere var i stand til å fikse meson råte, som omfattet bare en "sjarmert" kvark med sin antikvark.Det er ikke overraskende at denne hendelsen en gang kalt oktoberrevolusjonen.Teorien om kvarker få mer eller mindre "visuell" bekreftelse.
om viktigheten av åpningen av nevnte minst det faktum at prosjektleder, Samuel Ting og Burton Richter, to år senere fikk Nobelprisen: En hendelse som gjenspeiles i mange artikler.
