Doar un an în urmă, Peter Higgs, François Englert și a primit Premiul Nobel pentru munca sa, care a fost dedicat studiului de particule subatomice.Acest lucru poate părea absurd, dar oamenii de stiinta descoperiri lor au făcut în urmă o jumătate de secol, dar în ziua de azi ei nu a dat însă o chestiune pic.
În 1964, două fizica talentat, de asemenea, a jucat cu teoria lui sol-rupere.La început, ea a atras, de asemenea puțină atenție.E ciudat, pentru că ea a descris structura hadroni, care sunt indispensabile pentru orice interacțiune interatomică puternic.Aceasta a fost teoria cuarci.
Ce este?
Apropo, ceea ce este un quark?Acesta este unul dintre cele mai importante componente ale hadroni.Important!Această particulă are un "jumătate" de spin, fiind de fapt un fermion.În funcție de culoarea (a se vedea mai jos) taxa de cuarci poate fi egal cu o treime sau două treimi din taxa de protoni.În ceea ce privește culorile, acestea numărul șase (generarea de cuarci).Acestea sunt necesare pentru a nu încălca principiul Pauli.
Bazele
Ca parte a hadroni, aceste particule sunt la o distanță care să nu depășească valoarea naștere.Motivul este simplu: ei schimb de câmp gauge vectori, adică gluonii.De ce este atât de important quark?Plasma si gluoni (cuarci saturate) - o stare a materiei, în care întregul univers a fost doar dupa Big Bang.În consecință, existența unor quarci și gluoni - o confirmare directă care a fost într-adevăr.
Ei, de asemenea, au o culoare diferită, dar din cauza mișcării de a crea copii virtuale.Prin urmare, atunci când distanța dintre forța quarcuri între ele crește semnificativ.După cum s-ar putea ghici, cu o distanță minimă de interacțiune practic dispare (libertatea asimptotică).
Astfel, orice interacțiune puternică în hadroni se datorează tranziției de gluoni între quarci.Dacă vorbim despre interacțiunile dintre hadroni, acestea se explică prin transferul de rezonanță pi-mezon.Pur și simplu pune, toate indirect din nou redus la schimbul de gluoni.
Cum parte quark din nucleon?
Fiecare neutron este format dintr-o pereche de D-cuarci, și exact același unic u-Quark.Fiecare protoni, dimpotrivă - dintr-un singur d-cuarc și o pereche de u-cuarc.De modul în care vorbind, literele sunt plasate în funcție de numerele cuantice.
explica.De exemplu, Dezintegrarea beta este explicată doar prin aceeași transformare a unul de același tip ca parte a cuarcului nucleon în alta.Pentru a fi mai bine înțeleasă ca o formula acest proces poate fi scris astfel: D = U + W (a cariilor neutroni).În consecință, protonul este scris formula puțin diferit: u = d + W.
De altfel, acest ultim proces este explicat de un flux constant de neutrini și pozitroni de clustere majore stele.Deci, scara universului este particule mici atât de importante, care este o plasmă quarc-gluon, așa cum am spus deja, confirmă Big Bang, și studiul acestor particule permite oamenilor de stiinta pentru a afla mai multe despre esența lumii în care trăim.
Cu mai puțin de un cuarc?
Apropo, ce constă din quarci?Acestea sunt parte integrantă preons.Aceste particule sunt foarte mici și prost înțeles, astfel încât chiar și astăzi ele sunt cunoscute nu atât de mult.Aceasta este mai puțin de un cuarc.
unde au venit?
Astăzi, cea mai comuna forma preons două ipoteze: teoria corzilor și teoria Bilson-Thompson.In primul caz, apariția particulelor este explicată șir oscilație.A doua ipoteză sugerează că aspectul lor este cauzată de o stare excitată de spațiu și timp.
interesant că în al doilea caz, este posibil să se descrie fenomenul, folosind o matrice de transport de-a lungul curbelor paralele ale rețelei de spin.Proprietățile matricei în sine, precum și pentru a determina orice preons.Asta este ceea ce constituie cuarci.
Rezumând, putem spune că quarcii - un fel de "cuante", ca parte a hadroni.Impresionat?Și acum vom vorbi despre modul de a face a fost deschis Quark.Aceasta este o poveste foarte interesanta care, printre altele, dezvăluie pe deplin unele detalii descrise mai sus.
Strange particule
Imediat după sfârșitul primului război mondial II-lea, oamenii de știință au început să exploreze în mod activ în lumea particulelor subatomice, care până atunci păreau să doar primitive (pentru vizualizarea).Protoni, neutroni (nucleoni) și electronii formate atom.În 1947 a deschis bujori (și a prezis existența lor în 1935), care au fost responsabile pentru atragerea reciprocă de nucleoni din nucleul atomilor.Acest eveniment a fost în timpul său a fost dedicat nu o expoziție științifică.Cuarci nu au fost încă deschise, dar timpul de atacul asupra "amprenta" lor a fost apropie.
Neutrinii la momentul nu a fost încă descoperită.Dar importanța lor pură de a explica dezintegrarea beta de atomi a fost atât de mare încât oamenii de știință au îndoială existența lor.În plus, detectarea deja sau prezice unele antiparticule.Odată ce situația a fost neclară cu miuoni, care sunt formate prin descompunerea pioni, iar mai târziu a trecut în starea de neutrini, electroni sau pozitroni.Fizicienii nu înțeleg, de ce nu am nevoie de această stație intermediară.
păcate, modelul atât de simplu și modest a supraviețuit foarte scurt deschiderea pionii.În 1947, două fizician britanic, George Rochester și Clifford Butler, a publicat un articol în revista curios natură științifică.Materialul pentru că a fost studiul razelor cosmice prin camera nor, în care au primit informatii foarte curios.Pe una dintre fotografiile capturate în timpul de observare, a fost vizibilă în mod clar o serie de piese cu o origine comună.Având în vedere că diferența a fost ca un V latină, apoi a devenit clar - taxa aceste particule sunt cu siguranta diferite.
Oamenii de stiinta presupune o dată că aceste piese indica faptul prăbușirea unor particule necunoscute, care nu este lăsat în urmă alte piese.Calculele au arătat că greutatea sa - aproximativ 500 MeV, care este mult mai mare decât această valoare pentru electronul.Desigur, cercetatorii au numit descoperirea lor V-particule.Cu toate acestea, acest lucru nu a fost Quark.Această particulă a fost încă în așteptare în aripi.
Totul este doar începutul
Cu această descoperire a început.În 1949, în aceleași condiții, sa constatat urme de particule, care a dat naștere imediat la trei pioni.Curând a devenit clar că, la fel de bine ca și V-particule - total diferite membri ai familiei, constând din patru particule.Mai târziu, ei au fost numite mezoni K (kaonii).
cuplu acuzat kaonii au o masă 494 MeV, iar în cazul de încărcare neutru - 498 MeV.De altfel, în 1947, cercetătorii suficient de norocos pentru a capta doar același caz foarte rar de o degradare kaon pozitiv, dar în momentul în care pur și simplu nu au fost capabili sa interpreteze corect imaginea.Cu toate acestea, pentru a fi perfect corect, acesta este, de fapt, prima observație a fost făcută kaon înapoi în 1943, dar informații despre el era aproape pierdut pe fondul a numeroase publicații științifice după război.
New stranietate
Și apoi oamenii de stiinta au așteptat mai multe descoperiri.În 1950 și 1951, cercetatorii de la Universitatile din Manchester si Melnburskogo a reușit să găsească o particulă este mult mai greu decât protoni și neutroni.Din nou, ea a avut nici o taxă, dar se dezintegrează într-un proton si un pion.Aceasta din urmă, așa cum poate fi înțeles, are o sarcină negativă.Noi particule notate cu litera Λ (lambda).
mai mult timp trece, cu atât mai mult se pune întrebarea oamenii de stiinta.Problema a fost că noi particule sunt produse exclusiv în interacțiunile nucleară tare, de rupere rapid în jos pentru a forma protoni și neutroni.În plus, ele apar întotdeauna în perechi, manifestarea nu a fost niciodată singur.Și așa mai departe un grup de fizicieni din SUA și Japonia a propus să le folosească în descrierea lor a unui nou număr cuantic - ciudat.Conform definiției lor, stranietatea tuturor celorlalte particule cunoscute a fost zero.
cercetare suplimentare
descoperire a avut loc numai după investigațiile unui nou sistematizare a hadroni.O figură proeminentă în israelian Yuval Ne'eman devenit care a schimbat cariera militară restante la un mod la fel de genial de un om de stiinta.
El a menționat că întreruperea de către momentul în care mezonilor și barioni toamna, formând un grup de multipleți de particule aferente.Membrii din fiecare dintre aceste asociații au exact aceeași stranietatea, dar taxele electrice opuse.Deci, cum a interacțiunii nuclear puternic de sarcini electrice nu depind deloc, în tot ceea particule altceva de multiplet arata gemeni perfecte.
Oamenii de stiinta au sugerat că apariția acestor formațiuni naturale îndeplinește anumite simetrie, și, în curând au fost în stare să o găsesc.Ea a fost o simplă generalizare a grupului de spin SU (2), care oamenii de știință din întreaga lume utilizarea a descrie numerele cuantice.Asta e doar la acel moment era deja cunoscut Hadron 23, și spatele lor au fost egale cu 0, ½ sau o unitate de ansamblu, prin urmare, utilizați o clasificare nu este posibil.
Ca urmare, am avut de a utiliza pentru clasificarea doar două numere cuantice, ca urmare a care clasificarea sa extins considerabil.Deci nu a fost un grup de SU (3), care, la începutul secolului a creat un matematician francez Elie Cartan.Pentru a determina poziția taxonomică în ea de fiecare particulă, oamenii de stiinta au dezvoltat un program de cercetare.Quark apoi a intrat cu ușurință într-o serie sistematică, care a confirmat corectitudinea absolută a specialiștilor.
nou
numere cuantice Deci oamenii de stiinta au ajuns la ideea de a folosi numere cuantice abstracte, care au devenit de spin hiper-si Izotopice.Cu toate acestea, cu același succes se poate ocupa ciudat și electric.Acest sistem a fost numit provizoriu Calea Octuplă.Acest lucru este capturat analogie cu budismul, în cazul în care până la Nirvana, de asemenea, trebuie să treacă prin opt niveluri.Cu toate acestea, toate acestea poezie.
Ne'eman lucrarea Lui și colegul său, Gell-Mann, publicat în 1961, iar valoarea atunci cunoscute mezonilor nu a depășit șapte.Dar, în lucrarea lor, cercetatorii nu au ezitat să menționeze probabilitatea mare de existenta a opta mezon.De asemenea, în 1961 au confirmat strălucit teoria lor.S-au găsit acest particule numite mezoni (η legatura greacă).
descoperiri si experimente ulterioare au confirmat strălucit corectitudinea absolută a clasificării SU (3).Acest lucru a devenit un stimulent puternic pentru cercetătorii care au descoperit că există pe drumul cel bun.Chiar Gell-Mann a avut nici o îndoială că în natură există cuarci.Opinii de teoriile sale nu au fost foarte pozitive, dar omul de știință a fost sigur că a avut dreptate.
Aici și cuarci!
publicat în curând un articol "Un model schematic de barioni și mezoni."În ea, oamenii de știință au fost capabili să dezvolte în continuare ideea organizării, care a fost atât de util.Ei au descoperit că SU (3) recunoaște fără existența unor tripleti întregi de fermioni, sarcina electrică care variază de la 2/3 la 1/3 și 1/3, și în triplet unul particulei este întotdeauna diferit stranietate nenulă.Deja bine-cunoscut Gell-Mann, noi le-a numit "particulelor elementare cuarci."
Potrivit acuzațiile, el le etichetate ca u, d și s (de la cuvintele din limba engleză în sus, în jos, și ciudat).În cadrul noului sistem, fiecare barionice de trei quarci format.Mezoni sunt aranjate mult mai ușor.Acestea conțin un quark (această regulă este fermă) și un anticuarc.Numai după care comunitatea științifică a devenit conștienți de existența acestor particule, care sunt dedicate articolul nostru.
Un pic de istorie
Acest articol, care este în mare măsură determinat dezvoltarea fizicii în anii următori, are o istorie destul de interesant.Gell-Mann despre existența unor astfel de tripleti lung înainte de publicarea acesteia, dar nimeni nu pentru a discuta despre ipotezele lor.Faptul că ipotezele sale cu privire la existența unor particule cu o taxa de fracționare privit ca iluzii.Cu toate acestea, după o conversație cu un fizician teoretic Robert Serber restante a aflat că colegul său a făcut exact aceleași concluzii.
În plus, omul de știință a făcut singura concluzie corectă că existența unor astfel de particule este posibilă numai în cazul în care nu sunt fermioni gratuite, ca parte a hadroni.Într-adevăr, în acest caz, taxele lor sunt integrate!În primul Gell-Mann le-a numit kvorkami chiar le menționate în MTI, dar reacția de studenți și profesori a fost foarte scăzută-cheie.Deci, un om de stiinta de gândire despre dacă ar trebui să facă cercetările sale la dispoziția publicului o lungă perioadă de timp.
cuvânt "quark" (acest sunet ca strigătul rațe) a fost luată de la lucrările James Joyce.Destul de ciudat, dar omul de știință american a postat un articol in prestigioasa revista stiintifica European Physics Letters, pentru că se temea că o revizuire serios similară în ceea ce privește ediția americană a Physical Review Letters nu va accepta pentru publicare.Apropo, dacă vrei să te uiți cel puțin o copie a articolului - vă direct rutier la același muzeu din Berlin.Cuarci în expunerea sa nu este disponibil, dar povestea completă a descoperirii lor (sau, mai degrabă, documente justificative) este.
Acasă quark revoluție
corect să spun că aproape în același timp, la același gând a venit de la CERN om de știință, George Zweig.La început, mentorul său a fost el însuși Gell-Mann, și apoi Richard Feynman.Zweig definit, de asemenea, realitatea fermioni, care a avut cheltuieli fracționare, dar a cerut să le ași.Mai mult decât atât, un fizician talentat, de asemenea, considerate ca fiind cele trei cuarci barioni și mezonilor - ca o combinație de un cuarc și un anticuarc.
Pur și simplu pune, studentul se repetă pe deplin concluziile învățătorul lui, și separat complet de ea.Munca sa a apărut chiar cu câteva săptămâni înainte de publicarea Mann, ci doar ca o "home-made" Institutul.Cu toate acestea, este prezența a două lucrări independente, ale cărei concluzii au fost aproape identice, odată convins unii oameni de știință credință față de teoria propusă.
la respingere să aibă încredere în
Dar mulți cercetători au luat această teorie nu este corect.Da, jurnaliști și teoreticieni rapid a căzut în dragoste cu ea pentru claritate și simplitate, dar fizica grava a durat doar după atâta timp de 12 de ani.Nu trebuie să-i condamn pentru conservatorismul excesiv.Faptul că teoria originală a quarci în contrast puternic cu principiul Pauli, pe care am menționat la începutul acestui articol.Dacă presupunem că protonul conținea o pereche de u-cuarci și o d-cuarc, prima ar trebui să fie strict în aceeași stare cuantică.Conform Pauli este imposibil.
Acesta a fost atunci și acolo a fost un număr cuantic suplimentar, exprimată ca o culoare (așa cum am menționat mai sus).În plus, nu este clar modul în care toate particulele elementare cuarci interacționează unele cu altele, de ce nu-i satisface soiuri gratuite.Toate acestea au ajutat foarte mult dezlega misterele teoriei câmpului gauge, care "a adus în minte" doar la mijlocul anilor '70.Cam în același timp, teoria quark de hadroni organic încorporate în ea.
Dar îngreunată mai puternic dezvoltarea teoriei absența completă a cel puțin unora dintre testele experimentale care să confirme existența atât, și interacțiunea dintre cuarci și alte particule.Dar ei au început treptat să apară doar la sfârșitul anilor '60, atunci când dezvoltarea rapidă a tehnologiei a permis experiența unui "transport" fascicule de electroni de protoni.Este aceste experiențe au permis să demonstreze că într-adevăr protoni din interiorul "ascunde" anumite particule, care a fost inițial numit partoni.Mai târziu, încă convins că nu este nimic ca un cuarc adevărat, dar abia în sfarsitul anului 1972.Confirmare
Experimental
Desigur, convingerea finală a comunității științifice a luat o de date mult mai experimental.În 1964, James Sheldon Glashow și Bjorken (viitor laureat al Premiului Nobel, de altfel) au sugerat, deși poate exista o a patra specii de cuarci, care au numit-o fermecat (fermecat).
Este mulțumită această ipoteză, cercetătorii în 1970 au fost capabili să explice multe ciudățenii care au fost observate în dezintegrarea kaonii neutre practicate.Patru ani mai târziu, doar două grup independent de fizicieni americani au fost în măsură să stabilească descompunerea mezon, care a inclus doar un quark "fermecat" și anticuarc acesteia.Nu este surprinzător faptul că acest eveniment odată numit Revoluția luna noiembrie.Teoria cuarci obține confirmarea "vizuală" mult sau mai puțin.
despre importanța deschiderii a declarat cel puțin faptul că managerul de proiect, Samuel Ting și Burton Richter, doi ani mai târziu a primit Premiul Nobel: Un eveniment este reflectat în mai multe articole.
