Zaledwie rok temu, Peter Higgs, François Englert i otrzymał Nagrodę Nobla za swoją pracę, która była poświęcona badaniu cząstek elementarnych.To może wydawać się absurdalne, ale ich naukowcy odkrycia dokonały pół wieku temu, ale do dziś nie dali choć trochę materii.
W 1964 roku, dwa utalentowany fizyki grał także z jego teorią przełomowego.Na początku, ona również niewielkim zainteresowaniem.To dziwne, bo opisane struktury hadronów, które są niezbędne dla jednego silnych oddziaływań cząsteczkowych.Taka była teoria kwarków.
Co to jest?
Przy okazji, co to jest twaróg?Jest to jeden z głównych składników hadronów.Ważne!Ta cząstka ma "pół" korkociąg, faktycznie będąc fermion.W zależności od koloru (patrz poniżej) opłata kwark może być równa jednej trzeciej lub dwie trzecie ładunku protonu.Jeśli chodzi o kolory, liczby ich sześć (generacji kwarków).Są one niezbędne, aby nie naruszać zasadę Pauli.
Podstawy
W ramach hadronów, cząstki te są w odległości nie przekraczającej wartość porodzie.Powód jest prosty: wymieniają wektorów pole cechowania, czyli gluony.Dlaczego jest tak ważne, twaróg?Gluon osoczu (nasycone kwarki) - to stan materii, w której cały wszechświat był tuż po Wielkim Wybuchu.W związku z tym istnienie kwarków i gluonów - bezpośrednie potwierdzenie, że to było naprawdę.
Mają też inny kolor, ale ze względu na ruch do tworzenia wirtualnych kopii.Dlatego też, gdy odległość pomiędzy siłą kwarków pomiędzy nimi wzrasta znacząco.Jak można się domyślać, o minimalnej odległości interakcji praktycznie znika (asymptotycznej swobody).
Zatem każda silna interakcji hadronów wynika z przejścia gluonami między kwarkach.Jeśli mówimy o interakcji między hadronów, są one wyjaśnione przez przeniesienie mezonów pi rezonansu.Po prostu, wszystko pośrednio znowu sprowadza się do wymiany gluony.
Jak częścią kwark nukleonu?
Każdy neutron składa się z pary D-kwarków, a dokładnie w tym samym pojedynczym u-kwarków.Każdy proton, wręcz przeciwnie - z jednego d-kwark i para u-kwarków.Przez sposób mówienia, litery umieszczone są w zależności od liczb kwantowych.
wyjaśnić.Na przykład, rozkład beta można wyjaśnić tylko na samej transformacji, tego samego typu jak część twarogu nukleon do drugiego.Aby być lepiej rozumiane jako wzoru proces ten można zapisać w ten sposób: D = u + w (rozpadu neutronów).W związku z tym protonowej jest napisane nieco inną formułę: u = D + W.
Nawiasem mówiąc, ten ostatni proces jest wyjaśnione przez stały strumień neutrin i pozytonów z głównych gromad gwiazd.Tak więc skala wszechświata jest tak ważne małe cząstki, która jest plazma kwarkowo-gluonowa, jak już powiedziałem, potwierdza wielki wybuch, a badanie tych cząstek pozwalają naukowcom dowiedzieć się więcej o istocie świata, w którym żyjemy.
Z mniej niż kwark?
Przy okazji, co to składa się z kwarków?Są one nieodłączną preons.Cząstki te są bardzo małe i słabo poznane, więc nawet dziś, że są one znane nie tak dużo.To mniej niż twaróg.
Skąd one pochodzą?
Obecnie najbardziej rozpowszechnioną formą preons dwie hipotezy: teoria strun i teorii Bilson-Thompson.W pierwszym przypadku, występowanie cząstek wyjaśniono ciąg drgań.Druga hipoteza sugeruje, że ich wygląd jest wynikiem stanu podekscytowany czasie i przestrzeni.
Interesujące, że w tym drugim przypadku możliwe jest, do opisu zjawiska, przy użyciu matrycy transportu równolegle wzdłuż krzywych sieci wirowania.Właściwości samej matrycy, oraz do ustalenia wszelkich preons.To jest to, co stanowi kwarki.
Podsumowując, można powiedzieć, że kwarki - rodzajem "kwantów" w ramach hadronów.Pod wrażeniem?A teraz będziemy rozmawiać o tym, jak to zrobić był otwarty kwark.To jest bardzo ekscytujące historia, która, między innymi, w pełni ujawnić kilka szczegółów opisanych powyżej.
Dziwne cząstki
Bezpośrednio po zakończeniu II wojny światowej, naukowcy zaczęli aktywnie odkrywać świat cząstek elementarnych, które do tej pory wydawały się po prostu prymitywne (do widzenia).Protonów, neutronów (nukleonów) i elektrony tworzą atom.W 1947 roku otworzył piwonie (i przewidzieć ich istnienie w 1935 roku), którzy byli odpowiedzialni za wzajemnego przyciągania nukleonów w jądrze atomu.Wydarzenie to było w swoim czasie była poświęcona nie jedna wystawę naukową.Kwarki nie były jeszcze otwarte, ale czas ataku na ich "ślad" był coraz bliżej.
Neutrina w tym czasie nie zostały jeszcze odkryte.Jednak ich ogromna wagę do wyjaśnienia rozpadu beta atomów była tak wielka, że naukowcy mają trochę wątpić w ich istnienie.Ponadto, już wykryć ani przewidzieć pewne antycząsteczki.Gdy sytuacja była niejasna z mionów, które powstają w wyniku rozpadu pionów, a później przeszedł w stan neutrin, elektron lub pozyton.Fizycy nie rozumiem, dlaczego muszę tę stację pośrednią.
Niestety, tak prosty i bezpretensjonalny modelu bardzo krótko przeżył otwarcie piony.W 1947 roku, dwa Brytyjski fizyk George Rochester i Clifford Butler, opublikował ciekawy artykuł w czasopiśmie naukowym Nature.Materiał do niego było badanie promieniowania kosmicznego przez komorę, w której chmura dostał bardzo ciekawy ich informacji.Na jednym ze zdjęć zrobionych podczas obserwacji, było wyraźnie widoczne kilka utworów o wspólnym pochodzeniu.Ponieważ różnica była jak Łacińskiej V, a następnie stało się jasne - ładunek cząstki te są zdecydowanie różne.
Naukowcy razu zakłada się, że te ścieżki wskazują fakt upadku jakiejś nieznanej cząstki, które nie są pozostawione innych utworów.Obliczenia wykazały, że jego waga - około 500 MeV, która jest znacznie większa od tej wartości dla elektronu.Oczywiście, naukowcy nazwali ich odkrycie V-cząstek.Jednak nie był to twaróg.Ta cząstka wciąż czeka na skrzydłach.
Wszystko dopiero się zaczyna
Z tego odkrycia to się zaczęło.W 1949 roku, na tych samych warunkach stwierdzono śladowe cząstki, które doprowadziły bezpośrednio do trzech pionów.Wkrótce stało się jasne, że ona, jak i V-cząstek - zupełnie inny członek rodziny, składające się z czterech cząstek.Później były one nazywane K mezony (kaony).
para pobierana kaony mają masy 494 MeV, i w przypadku neutralnego za - 498 MeV.Nawiasem mówiąc, w 1947 roku, naukowcy szczęście uchwycić tak samo bardzo rzadki przypadek pozytywnego rozkładu kaonu, ale w tym czasie po prostu nie był w stanie poprawnie zinterpretować obraz.Jednakże, aby być całkowicie uczciwy, to jest w rzeczywistości pierwsza obserwacja kaonu powstał z powrotem w 1943 roku, ale informację o nim prawie stracił na tle wielu powojennych publikacjach naukowych.
Nowy obcość
Następnie naukowcy czekali kolejne odkrycia.W 1950 i 1951 roku, naukowcy z uniwersytetów w Manchesterze i Melnburskogo udało się znaleźć cząstka jest znacznie cięższy niż protonów i neutronów.Ponownie, nie miała ładunek, ale rozpada się na proton i pion.Te ostatnie, jak można zauważyć, ma ładunek ujemny.Nowa cząstka oznaczana literą Î (lambda).
Im więcej czasu mija, tym więcej pojawia się pytanie naukowców.Problem polegał na tym, że nowe cząstki są produkowane wyłącznie w silnych oddziaływań jądrowych, szybko tworzą się uszkodzi się protony i neutrony.Ponadto, zawsze pojawiają się w parach, jednolity manifestacja nigdy nie było.I tak grupa fizyków z USA i Japonii zaproponował użycie w opisie nowej liczby kwantowej - dziwne.Zgodnie z ich definicją, dziwność wszystkich innych znanych cząstek wynosiła zero.
Dalsze badania
Przełom nastąpił dopiero po badaniach nowego systematyzacji hadronów.Znaczącą postacią w izraelskim Yuval Ne'emana stało, że zmienił zawrotną karierę wojskową na równie genialny sposób naukowca.
Zauważył, że otwarta przez czas mezony i barionami spaść, tworząc skupisko powiązanych multipletów cząstek.Członkowie każdego z tych związków mają dokładnie taką samą dziwność, ale przeciwne ładunki elektryczne.Więc jak oddziaływanie silne jądrowe ładunków elektrycznych nie zależy w ogóle na wszystko inne cząstki multipletu wtopić się bliźnięta.
Naukowcy sugerują, że występowanie tych naturalnych formacji spełnia pewną symetrię, a wkrótce byli w stanie ją znaleźć.Była to proste uogólnienie grupy wirowania SU (2), których naukowcy na całym świecie używa się do opisania liczby kwantowe.To właśnie w tym czasie był już znany Hadron 23, a ich grzbiety były równe 0, ½ lub całej jednostki, w związku z tym stosować klasyfikację nie możliwe.
W rezultacie musieliśmy użyć do klasyfikacji tylko dwie liczby kwantowe, dzięki czemu klasyfikacja znacznie wzrosła.Więc nie była grupa SU (3), który na początku XX wieku stworzył francuski matematyk Elie Cartan.Aby określić pozycję taksonomiczną w nim każdej cząstki, naukowcy opracowali program badawczy.Quark następnie łatwo wszedł w systematycznej serii, która potwierdziła, absolutną poprawność specjalistów.
nowy
liczby kwantowe Więc naukowcy doszli do idei wykorzystania abstrakcyjne liczby kwantowe, które stały się hiper- i izotopowe wirowania.Jednak z takim samym powodzeniem można wziąć za dziwne i elektryczny.System ten został tymczasowo nazwany Ścieżka Ośmiokrotnie.To jest zrobione analogię z buddyzmu, gdzie do Nirvana również muszą przejść przez osiem poziomów.Jednak wszystko to poezja.
Ne'emana Jego dzieło i jego kolega, Gell-Mann, opublikowane w 1961 roku, a kwota następnie znanych mezonów nie przekracza siedmiuset.Ale w swoim artykule naukowcy nie wahał się wspomnieć o wysokie prawdopodobieństwo istnienia ósmego mezon.Również w 1961 roku ich teoria doskonale potwierdzone.Znaleziono tego cząstek zwanych mezony (grecka litera r |).
Dalsze odkrycia i eksperymenty znakomicie potwierdziły absolutną poprawność klasyfikacji SU (3).Ten stał się silnym bodźcem do badaczy, którzy odkryli, że są na dobrej drodze.Nawet Gell-Mann miał wątpliwości, że w przyrodzie istnieją kwarki.Recenzje jego teorie nie były bardzo pozytywne, ale naukowiec był pewien, że miał rację.
Tu i kwarki!
wkrótce ukazał się artykuł "schematyczny model barionów i mezonów."W nim, naukowcy byli w stanie dalej rozwijać ideę organizacji, co było bardzo pomocne.Okazało się, że SU (3) chętnie przyznaje istnienie całych trojaczków z fermionów, ładunek elektryczny, który jest w zakresie od 2/3 do 1/3 i 1/3 oraz w trypletowym jednej cząstki jest zawsze inny niż zero obcość.Już dobrze znane Gell-Mann, nazwaliśmy je "cząstki elementarne kwarki."
Według zarzutów, nazwał je jako u, d oraz s (od angielskich słów górę, w dół, i dziwne).W ramach nowego systemu, każdy barionowa tworzą trzy kwarki.Mezony umieszczone są o wiele łatwiejsze.Zawierają one jeden kwark (zasada ta jest firma) oraz antykwarkiem.Dopiero, że społeczność naukowa stała się świadomość istnienia tych cząstek, które są dedykowane do naszego artykułu.
Trochę historii
Ten artykuł, który w dużym stopniu zależy rozwój fizyki w nadchodzących latach, ma dość ciekawą historię.Gell-Mann myślał o istnieniu takich trójek długo przed jego opublikowaniem, ale nikt się do omówienia ich założenia.Fakt, że jego założenia o istnieniu cząstek posiadających ładunek ułamkową wyglądał jak urojenia.Jednak po rozmowie z wybitnym fizykiem teoretycznym Robert Serber dowiedział się, że jego kolega zrobił dokładnie do tych samych wniosków.
Ponadto naukowcem dokonane jedynie słusznej wniosku, że istnienie takich cząstek jest możliwe tylko wtedy, gdy nie są one darmowe fermiony, jako część hadronów.W istocie, w tym przypadku, ich ładunki są zintegrowane!Przede Gell-Mann nazwał je kvorkami nawet o nich w MTI, ale reakcja uczniów i nauczycieli była bardzo stonowane.Więc naukowcem dawna myśli o tym, czy on powinien zrobić swoje badania opinii publicznej.
słowo "kwark" (to brzmi jak krzyk kaczek) został zaczerpnięty z twórczości Jamesa Joyce'a.Co dziwne, ale amerykański naukowiec opublikował artykuł w prestiżowym czasopiśmie naukowym Europejskiej Fizyka Letters, ponieważ poważnie obawiał się, że podobna zmiana w zakresie amerykańskiej edycji Physical Review Letters nie zaakceptuje go do publikacji.Przy okazji, jeśli chcesz wyglądać co najmniej kopię artykułu - można kierować drogą do tego samego muzeum w Berlinie.Kwarki w jego ekspozycja nie jest dostępny, ale całą historię ich odkrycia (lub raczej, dokumentacja) jest.
główna kwark rewolucja
uczciwie powiedzieć, że niemal w tym samym czasie ta sama myśl przyszedł z CERN naukowca George'a Zweiga.Po pierwsze, sam był jego mentor Gell-Mann, a następnie Richard Feynman.Zweig zdefiniowano również rzeczywistość fermionów, które miały opłat cząstkowych, ale nazywa je asy.Ponadto, utalentowany fizyk, uważany również trzech kwarków barionów i mezonów - jak kombinacja kwark i antykwark.
Po prostu, student jest w pełni powtarza wnioski z jego nauczyciel, i całkowicie oddzielić od niego.Jego prace pojawiły się nawet kilka tygodni przed publikacją Mann, ale tylko jako "domowej roboty" Instytutu.Jednakże, jest obecność dwóch niezależnych gazet, z których wnioski były niemal identyczne, gdy przekonał niektórych naukowców wierność proponowanej teorii.
Od odrzucenia zaufać
Ale wielu badaczy podejmowane ta teoria nie jest w porządku.Tak, dziennikarze i teoretycy szybko zakochał się w niej dla jasności i prostoty, ale poważne fizyki wziął go dopiero po tak długo, jak 12 lat.Nie należy ich winić za nadmierny konserwatyzm.Fakt, że pierwotnym teorii kwarków w jawnej sprzeczności z zasadą Pauliego, którą wspomniałem na początku tego artykułu.Jeśli założymy, że proton zawierał parę U-kwarków i jeden d-kwark, pierwszy powinien być ściśle w tym samym stanie kwantowym.Według Pauli jest niemożliwe.
Wtedy i była dodatkowa ilość quantum wyrażone jako kolor (jak wspomniano powyżej).Ponadto nie jest jasne, w jaki sposób wszystkie cząstki elementarne kwarki oddziałują na siebie, dlaczego nie spełniają ich uwolnić odmian.Wszystko to bardzo pomógł rozwikłać tajemnice teorii pola manometr, który "przyniósł mi do głowy" tylko w połowie lat 70-tych.W tym samym czasie, quark teorii hadronów organicznie włączone do niego.
Jednak większość silnie hamował rozwój teorii całkowitym braku co najmniej niektóre z badań eksperymentalnych, które potwierdzają obecność zarówno i interakcji między kwarkach i innych cząstek.Ale stopniowo zaczęły pojawiać się dopiero pod koniec lat 60., kiedy szybki rozwój technologii pozwoliło na doświadczeniach z "przesył" wiązek elektronów protonów.To właśnie te doświadczenia pozwoliły udowodnić, że wewnątrz protonów naprawdę "ukryć" jakieś cząstki, które pierwotnie zwane Partons.Później nadal przekonany, że jest to nic innego jak prawdziwy twaróg, ale dopiero pod koniec 1972 roku.Eksperymentalne potwierdzenie
Oczywiście
, ostateczne przekonanie społeczności naukowej wziął dane znacznie bardziej eksperymentalną.W 1964 roku James Sheldon Glashow i Bjorken (przyszły noblista, przy okazji) sugerują, iż może istnieć czwarty gatunek kwarków, które nazywa się oczarować (Charmed).
To dzięki tej hipotezy, naukowcy w 1970 roku byli w stanie wyjaśnić wiele osobliwości, które zostały zaobserwowane w zaniku neutralnych kaony naładowanych.Cztery lata później, po prostu dwa niezależne grupa amerykańskich fizyków były w stanie naprawić rozpad Meson, który zawierał tylko jedno "Czarodziejki" kwark i jego antykwarkiem.Nie jest zaskakujące, że to wydarzenie raz nazwany rewolucji listopadowej.Teoria kwarków uzyskać mniej lub bardziej "wizualną" potwierdzenie.
o znaczeniu otwarcie powiedział co najmniej fakt, że kierownik projektu, Samuel Ting i Burton Richter, dwa lata później otrzymał nagrodę Nobla: Zdarzenie znajduje odzwierciedlenie w wielu artykułach.
