Apenas um ano atrás, Peter Higgs, François Englert e recebeu o Prêmio Nobel por seu trabalho, que foi dedicada ao estudo de partículas subatômicas.Isto pode parecer absurdo, mas suas descobertas cientistas fizeram há meio século, mas até hoje eles não dão apesar de um pouco importa.
Em 1964, duas física talentoso também tocou com sua teoria inovadora.Na primeira, ela também atraiu pouca atenção.É estranho, porque ela descreveu a estrutura dos hádrons, que são indispensáveis para qualquer um forte interação interatômica.Esta era a teoria dos quarks.
O que é isso?
By the way, o que é um quark?Este é um dos principais componentes do hádron.Importante!Esta partícula tem um spin "metade", na verdade, ser um fermion.Dependendo da cor (ver abaixo) quark carga pode ser igual a um terço ou a dois terços da carga de protões.Quanto a cores, elas número seis (geração de quarks).Elas são necessárias, a fim de não violar o princípio da Pauli.
Basics
Como parte de hádrons, estas partículas estão a uma distância não superior ao valor do confinamento.A razão é simples: eles trocam vetores campo calibre, ou seja, os glúons.Por que é quark é tão importante?Glúon plasma (quarks saturada) - um estado da matéria em que todo o universo foi logo após o Big Bang.Por conseguinte, a existência de quarks e glúons - uma confirmação direta de que ele realmente era.
Eles também têm uma cor diferente, mas por causa do movimento para criar suas cópias virtuais.Por conseguinte, quando a distância entre a força de quark entre eles aumenta significativamente.Como você pode imaginar, com uma distância mínima de interação praticamente desaparece (liberdade assintótica).
Assim, qualquer interação forte em hádrons é devido à transição de glúons entre quarks.Se falamos de interações entre hádrons, eles são explicados pela transferência de ressonância pi-mesão.Simplificando, todos indiretamente novamente reduzida para a troca de glúons.
Como parte quark do nucleon?
Cada nêutron consiste em um par de D-quarks, e exatamente o mesmo único u-quark.Cada próton, pelo contrário - a partir de uma única d-quark e um par de L-quark.Por forma a falar, as cartas são colocadas de acordo com os números quânticos.
explicar.Por exemplo, o decaimento beta é explicado por apenas a mesma transformação de um dos do mesmo tipo, como parte do quark nucleão para outro.Para ser melhor entendida como uma fórmula desse processo pode ser escrito assim: D = u + w (a decadência de nêutrons).Por conseguinte, o protão é escrito fórmula ligeiramente diferente: u = d + w.
Aliás, este último processo é explicado por um fluxo constante de neutrinos e pósitrons dos grandes aglomerados de estrelas.Assim, a escala do universo é pequenas partículas tão importante, que é um plasma de quarks-glúons, como já dissemos, confirma o big bang, eo estudo dessas partículas permitir aos cientistas saber mais sobre a essência do mundo em que vivemos.
Com menos de um quark?
By the way, o que consiste em quarks?Eles são parte e parcela préons.Estas partículas são muito pequenas e pouco compreendido, de modo que, mesmo hoje em dia são conhecidos não tanto.Isso é menos do que um quark.
Onde é que eles vêm?
Hoje, a forma mais comum préons duas hipóteses: a teoria das cordas ea teoria de Bilson-Thompson.No primeiro caso, a ocorrência das partículas é explicado cadeia oscilação.A segunda hipótese sugere que o seu aparecimento é devido a um estado animado de espaço e tempo.
interessante que, no segundo caso, é possível descrever o fenómeno, utilizando uma matriz de transporte paralelo ao longo das curvas de rotação da rede.As propriedades da própria matriz, e para determinar qualquer préons.Isso é o que constitui os quarks.
Resumindo, podemos dizer que os quarks - uma espécie de "quanta", como parte de hádrons.Impressionado?E agora vamos falar sobre como fazer era abrir o quark.Esta é uma história muito interessante que, entre outras coisas, totalmente divulgar alguns detalhes descritos acima.
Estranho partículas
Imediatamente após o fim da Segunda Guerra Mundial, os cientistas começaram a explorar ativamente o mundo das partículas subatômicas, que até então pareciam apenas primitiva (para a vista).Prótons, nêutrons (nucleons) e os elétrons formados átomo.Em 1947 ele abriu peônias (e previu sua existência em 1935), que foram responsáveis pela atração mútua de núcleos no núcleo dos átomos.Este evento foi em seu tempo foi dedicada não uma exposição científica.Quarks ainda não estavam abertos, mas o momento do ataque em sua "pegada" estava se aproximando.
Neutrinos na época ainda não tinha sido descoberto.Mas sua excepcional importância para explicar a deterioração beta de átomos foi tão grande que os cientistas têm pouca dúvida de sua existência.Além disso, já detectar ou prever algumas antipartículas.Uma vez que a situação não era clara com múons, que são formados pela decomposição de piões e mais tarde passou para o estado de neutrinos, elétron ou pósitron.Os físicos não entendo, por que eu preciso esta estação intermediária.
Alas, modelo tão simples e despretensioso sobreviveu muito brevemente a abertura dos piões.Em 1947, dois físico britânico, George Rochester e Clifford Butler, publicou um artigo curioso na revista científica Nature.O material para ele foi o estudo dos raios cósmicos através da câmara de nuvem, em que eles tem informações muito curioso.Em uma das fotos capturadas durante a observação, era claramente visível um par de faixas com uma origem comum.Uma vez que a diferença era como uma Latina V, em seguida tornou-se claro - charge estas partículas são definitivamente diferentes.
Cientistas uma vez assumido que estas pistas apontam para o fato de o colapso de alguma partícula desconhecida que não é deixado para trás outras faixas.Cálculos mostraram que o seu peso - cerca de 500 MeV, que é muito maior do que este valor para o elétron.Claro, pesquisadores batizaram sua descoberta V-partícula.No entanto, este não era o quark.Esta partícula ainda estava à espera nos bastidores.
tudo está apenas começando
Com esta descoberta que começou.Em 1949, nas mesmas condições, verificou-se partículas de rastreamento, o que deu origem a três pions imediatamente.Logo ficou claro que ela, assim como e V-partícula - totalmente diferentes membros da família, composta por quatro partículas.Mais tarde, eles foram chamados mesões K (kaons).
Casal cobrado kaons têm uma massa 494 MeV, e no caso de carga neutra - 498 MeV.Aliás, em 1947, os pesquisadores tiveram a sorte de capturar apenas o mesmo caso muito raro de uma decadência kaon positivo, mas no momento em que eles simplesmente não foram capazes de interpretar corretamente a imagem.No entanto, para ser perfeitamente justo, é de fato a primeira observação do kaon foi feito em 1943, mas informações sobre ele estava quase perdida contra o fundo das muitas publicações científicas pós-guerra.
New estranheza
E então os cientistas esperaram mais descobertas.Em 1950 e 1951, os pesquisadores das universidades de Manchester e Melnburskogo conseguiu encontrar uma partícula é muito mais pesado do que os prótons e nêutrons.Mais uma vez, ela não tinha nenhuma acusação, mas decai em um próton e um pião.Este último, como pode ser entendido, tem uma carga negativa.Nova partícula indicada pela letra Λ (lambda).
Quanto mais o tempo passa, mais a questão de saber cientistas.O problema era que as novas partículas são produzidas unicamente em fortes interações nucleares, rapidamente quebrar para formar prótons e nêutrons.Além disso, eles sempre aparecem em pares, a única manifestação nunca foi.E assim por um grupo de físicos de os EUA eo Japão propôs usar em sua descrição de um novo número quântico - estranho.De acordo com a sua definição, a estranheza de todas as outras partículas conhecidas era zero.
Mais pesquisas
avanço ocorreu somente após as investigações de uma nova sistematização de hádrons.Uma figura proeminente na israelense Yuval Ne'eman tornou-se que mudou a brilhante carreira militar em uma maneira igualmente brilhante de um cientista.
Ele observou que o aberto no momento em que os mésons e bárions caem, formando um aglomerado de partículas multiplets relacionados.Os membros de cada uma destas associações tem exatamente a mesma estranheza, mas cargas elétricas opostas.Então, como a forte interação nuclear de cargas elétricas não dependem em tudo, em tudo partículas outra coisa de um multipleto olhar gêmeos perfeitos.
Os cientistas sugeriram que a ocorrência destas formações naturais atende certa simetria, e logo eles foram capazes de encontrá-la.Ela era uma simples generalização do grupo de rotação SU (2), que cientistas de todo o mundo usam para descrever os números quânticos.Isso é apenas naquele tempo já era conhecido hadron 23, as suas costas estavam igual a 0, ½ ou uma unidade inteira, portanto, utilizar uma classificação não é possível.
Como resultado, tivemos que utilizar para a classificação apenas dois números quânticos, devido a que a classificação se expandiu consideravelmente.Assim, havia um grupo de SU (3), que no início do século criou um matemático francês Elie Cartan.Para determinar a posição taxonómica nele de cada partícula, os cientistas desenvolveram um programa de investigação.Quark, em seguida, entrou facilmente em uma série sistemática, que confirmou a correcção absoluta de especialistas.
novo
números quânticos Assim, os cientistas têm chegado à idéia de usar números quânticos abstratos, que se tornaram rotação hiper e isotópica.No entanto, com o mesmo sucesso pode se encarregar estranho e elétrico.Este esquema foi nomeado provisoriamente o caminho óctuplo.Este é capturado analogia com o budismo, onde até Nirvana também precisa passar por oito níveis.No entanto, toda essa poesia.
Ne'eman Sua obra e seu colega, Gell-Mann, publicado em 1961, eo montante dos mésons então conhecidos não exceder sete.Mas em seu estudo, os pesquisadores não hesitou em mencionar a alta probabilidade da existência do oitavo méson.Também em 1961 sua teoria brilhantemente confirmada.Encontrados esta partícula chamada mésons (letra grega r |).
Outras descobertas e experiências de forma brilhante confirmou o acerto absoluto da classificação do SU (3).Isto tornou-se um poderoso incentivo para os pesquisadores que descobriram que existem no caminho certo.Mesmo o Gell-Mann tinha dúvida de que na natureza existem quarks.Avaliações de suas teorias não foram muito positivos, mas o cientista tinha certeza de que ele estava certo.
Aqui e quarks!
logo publicou um artigo "Um modelo esquemático de bárions e mésons."Nele, os cientistas foram capazes de desenvolver ainda mais a idéia de organizar, o que foi muito útil.Eles descobriram que a SU (3) admite a existência de tripletos inteiros de fermiones, a carga eléctrica que varia de 2/3 a 1/3 e de 1/3, e na tripleto uma partícula é sempre diferente estranheza diferente de zero.Já bem conhecido Gell-Mann, que chamou de "partículas elementares quarks".
De acordo com as acusações, ele rotulou-os como u, d e s (das palavras inglesas cima, para baixo, e estranho).Sob o novo regime, cada baryon formado por três quarks.Mésons são dispostos muito mais fácil.Eles contêm um quark (esta regra é firme) e um antiquark.Só depois que a comunidade científica tomou consciência da existência dessas partículas, que são dedicados ao nosso artigo.
Um pouco de história
Este artigo, que é em grande parte determinado o desenvolvimento da física nos próximos anos, tem uma história bastante interessante.Gell-Mann pensou na existência de tais trigêmeos muito antes de sua publicação, mas ninguém para discutir os seus pressupostos.O fato de que suas suposições sobre a existência de partículas tendo uma carga fraccionada olhou como delírios.No entanto, depois de uma conversa com um notável físico teórico Robert Serber soube que seu colega fez exatamente as mesmas conclusões.
Além disso, o cientista fez a única conclusão correta de que a existência de tais partículas só é possível se eles não são férmions livres, como parte de hádrons.Com efeito, neste caso, os encargos são integrados!Primeiro de Gell-Mann chamou kvorkami sequer mencionado-los em MTI, mas a reação dos estudantes e dos professores era muito discreto.Então, um cientista por um longo tempo pensando sobre se ele deveria fazer sua pesquisa para o público.
palavra "quark" (este som como o clamor dos patos) foram retiradas das obras de James Joyce.Estranhamente, mas o cientista norte-americano publicou um artigo na revista científica europeia prestigiada Physics Letters, porque temia seriamente que uma revisão semelhante em termos da edição americana da Physical Review Letters não irá aceitá-lo para publicação.By the way, se você quiser olhar pelo menos uma cópia do artigo - você dirigir estrada para o mesmo museu de Berlim.Quarks em sua exposição não está disponível, mas a história completa de sua descoberta (ou melhor, a prova documental) é.
Início revolução quark
justo dizer que quase ao mesmo tempo para o mesmo pensamento veio do CERN cientista, George Zweig.No início, seu próprio mentor, foi Gell-Mann, em seguida, Richard Feynman.Zweig também definiu a realidade de férmions, que tiveram cargas fracionárias, mas chamou-os ases.Além disso, um físico talentoso, também considerado como as três bárions e mésons quarks - como uma combinação de um quark e um antiquark.
Simplificando, o aluno é totalmente repetiu as conclusões de seu mestre, e separar completamente dele.Seu trabalho apareceu mesmo algumas semanas antes da publicação de Mann, mas apenas como um instituto "home-made".No entanto, é a presença de dois jornais independentes, cujas conclusões eram quase idênticos, uma vez que convenceu alguns cientistas fidelidade à teoria proposta.
De rejeição a confiar
Mas muitos pesquisadores tomaram esta teoria não está certo.Sim, jornalistas e teóricos rapidamente se apaixonou por ela por clareza e simplicidade, mas a física grave levou-lo somente depois contanto que 12 anos.Você não deve culpá-los por conservadorismo excessivo.O fato de que a teoria original de quarks em nítido contraste com o princípio de Pauli, que mencionamos no início deste artigo.Se assumirmos que o próton continha um par de u-quarks e um d-quark, o primeiro deve ser estritamente no mesmo estado quântico.De acordo com a Pauli é impossível.
Foi, em seguida, e houve um número quântico adicional, expressa como uma cor (como mencionado acima).Além disso, não está claro como todas as partículas elementares quarks interagem uns com os outros, por que não conhecê-los variedades livres.Todos estes muito ajudado desvendar os mistérios da teoria de campo calibre, que "trouxe à mente" apenas em meados dos anos 70.Na mesma época, a teoria dos quarks dos hádrons organicamente incorporados a ela.
Mas dificultada mais fortemente o desenvolvimento da teoria de a ausência completa de, pelo menos, alguns dos ensaios experimentais que se confirmar a existência de ambos, e a interacção entre quarks e outras partículas.Mas, gradualmente, começou a aparecer apenas no final da década de 60, quando o rápido desenvolvimento da tecnologia permitiu a experiência de uma "transmissão" feixes de elétrons de prótons.São estas experiências têm permitido para provar que os prótons no interior realmente "esconder" algumas partículas, que foi originalmente chamado partons.Mais tarde ainda convencido de que não é nada como um verdadeiro quark, mas foi só no final de 1972.Confirmação
Experimental
Claro, a condenação definitiva da comunidade científica tomou uma dados muito mais experimental.Em 1964, James Sheldon Glashow e Bjorken (futuro ganhador do Prêmio Nobel, por sinal) sugeriram, embora possa haver uma quarta espécie de quark, que eles chamaram de um encantado (Charmed).
É graças a esta hipótese, os investigadores em 1970 foram capazes de explicar muitas esquisitices que têm sido observadas no decaimento de kaons neutros cobrados.Quatro anos mais tarde, apenas dois grupo independente de físicos americanos foram capazes de corrigir a decadência méson, que incluía apenas um quark "encantado" e seu antiquark.Não é de estranhar que este evento uma vez apelidada de Revolução de novembro.A teoria dos quarks obter mais ou menos a confirmação "visual".
sobre a importância da abertura do referido pelo menos o fato de que o gerente do projeto, Samuel Ting e Burton Richter, dois anos depois, recebeu um Prêmio Nobel: um evento se reflete em muitos artigos.
