bara ett år sedan, Peter Higgs, François Englert och fick Nobelpriset för sitt arbete, som ägnades åt studier av subatomära partiklar.Detta kan tyckas absurt, men deras upptäckter forskare har gjort ett halvt sekel sedan, men i dag de inte gav även en liten fråga.
År 1964, två begåvade fysiken spelade också med sin banbrytande teori.Till en början, hon väckte också lite uppmärksamhet.Det är konstigt, eftersom hon beskrev strukturen av hadroner, som är nödvändiga för någon stark interatomär interaktion.Detta var teorin om kvarkar.
Vad är det?
Förresten, vad är en kvark?Detta är en av de viktigaste komponenterna i hadron.Viktigt!Denna partikel har en "halv" spin, faktiskt vara en fermion.Beroende på färgen (se nedan) kvark avgift kan vara lika med en tredjedel eller två tredjedelar av proton avgiften.När det gäller färger, nummer de sex (generation kvarkar).De är nödvändiga för att inte bryta mot principen om Pauli.
Grunderna
Som en del av hadroner, dessa partiklar är på ett avstånd som inte överstiger värdet för inneslutning.Anledningen är enkel: de utbyter vektorer mätare fält, dvs gluoner.Varför är det så viktigt kvark?Gluon plasma (mättad kvarkar) - ett tillstånd av materia, i vilken hela universum var strax efter Big Bang.Följaktligen förekomsten av kvarkar och gluoner - en direkt bekräftelse på att det verkligen var.
De har också en annan färg, men på grund av rörelsen för att skapa sina virtuella kopior.Följaktligen när avståndet mellan kvarkar kraft mellan dem ökar väsentligt.Som du kan gissa, med ett minsta avstånd på interaktion praktiskt taget försvinner (asymptotisk frihet).
Således är någon stark interaktion i hadroner följd av övergången av gluoner mellan kvarkar.Om vi talar om samspelet mellan hadroner, de förklaras av överföringen av pi-meson resonans.Enkelt uttryckt, alla indirekt åter reduceras till utbyte av gluoner.
Hur kvark del av nukleon?
Varje neutron består av ett par av d-kvarkar, och exakt samma enda U-kvark.Varje proton, tvärtom - från en enda d-kvark och ett par U-kvark.Förresten tala, är bokstäverna placeras beroende på kvanttalen.
förklara.Till exempel är betasönderfall förklaras av precis samma omvandling av en av samma typ som en del av nukleon kvark in i en annan.För att bättre förstås som en formel denna process kan skrivas på detta sätt: d = u + w (en neutron sönderfall).Följaktligen är protonen skrivet något annorlunda formel: u = d + w.
För övrigt är denna senare process förklaras med en stadig ström av neutrinos och positroner för de större stjärnhopar.Så omfattningen av universum är så viktiga små partiklar, vilket är en kvark-gluon plasma, som vi redan har sagt, bekräftar big bang, och studiet av dessa partiklar hjälper forskarna att lära sig mer om kärnan i den värld vi lever i.
Med mindre än en kvark?
Förresten, vad den består av kvarkar?De är en del preons.Dessa partiklar är mycket små och dåligt förstådd, så att även i dag de är kända inte så mycket.Som är mindre än en kvark.
Var kom de ifrån?
Idag preons två hypoteser den vanligaste formen: strängteori och teorin om Bilson-Thompson.I det första fallet, är förekomsten av partiklarna förklaras sträng svängning.Den andra hypotesen föreslår att deras utseende beror till ett exciterat tillstånd av tid och rum.
intressant att i det andra fallet är det möjligt att beskriva fenomenet med hjälp av en matris av parallella transport längs kurvor av spinnnätet.Egenskaperna hos själva matrisen, och för att bestämma eventuella preons.Det är vad som utgör kvarkarna.
Sammanfattningsvis kan vi säga att kvarkarna - ett slags "kvanta" som en del av hadroner.Imponerad?Och nu kommer vi att prata om hur man gör var öppna kvark.Detta är en mycket spännande historia som, bland annat, helt avslöja några detaljer som beskrivits ovan.
Strange partiklar
Omedelbart efter slutet av andra världskriget, började forskare att aktivt utforska världen av subatomära partiklar, som dittills verkade bara primitiv (för vyn).Protoner, neutroner (nukleoner) och elektroner bildade atom.År 1947 öppnade han pioner (och förutspådde deras existens 1935), som var ansvarig för ömsesidig attraktion av nukleoner i kärnan av atomer.Denna händelse var på sin tid ägnades inte en vetenskaplig utställning.Kvarkar var ännu inte öppna, men tiden för attacken mot deras "fotavtryck" var att komma närmare.
Neutriner vid den tidpunkten ännu inte hade upptäckts.Men deras blotta betydelse för att förklara betasönderfall av atomer var så stor att forskarna har lite tvivla på deras existens.Dessutom redan detektera eller förutsäga vissa antipartiklar.När situationen var oklar med myoner, som bildas genom sönderfallet av pions och senare gått i delstaten neutriner, elektron eller positron.Fysiker förstår inte, varför behöver jag denna mellanstation.
Ack, så enkelt och anspråkslösa modellen mycket kort levde öppnandet av pions.År 1947, två brittiske fysikern, George Rochester och Clifford Butler, publicerade en nyfiken artikel i den vetenskapliga tidskriften Nature.Materialet för det var att studera kosmisk strålning genom molnet kammaren, där de fick mycket nyfiken information.På en av bilderna tagna under observation, var det tydligt ett par låtar med ett gemensamt ursprung.Eftersom skillnaden var som en latinsk V, sedan blev det klart - laddning dessa partiklar är definitivt annorlunda.
Forskare gång anta att dessa spår indikerar det faktum att kollapsen av någon okänd partikel som inte hamnar på efterkälken andra spår.Beräkningar visade att dess vikt - cirka 500 MeV, vilket är mycket större än detta värde för elektronen.Naturligtvis har forskare namngav deras upptäckt V-partikel.Men detta var inte kvark.Denna partikel fortfarande väntar i kulisserna.
Allt är bara början
Med denna upptäckt började.År 1949, under samma betingelser konstaterades spårpartiklar, som gav upphov omedelbart till tre pions.Det stod snart klart att hon, liksom och V-partikel - totalt olika familjemedlemmar, som består av fyra partiklar.Senare kallades K mesoner (kaonerna).
Par laddade kaonerna ha en vikt 494 MeV, och i fallet av neutral laddning - 498 MeV.Förresten, 1947, forskare turen att fånga precis samma mycket sällsynta fall en positiv kaon förfall, men när de bara kunde inte korrekt tolka bilden.Men för att vara helt rättvis, det är faktiskt den första observationen av kaon gjordes tillbaka 1943, men information om det var nästan förlorade mot bakgrund av de många efterkrigstidens vetenskapliga publikationer.
New främling
Och då forskarna väntade fler upptäckter.1950 och 1951, forskare från universiteten i Manchester och Melnburskogo lyckats hitta en partikel är mycket tyngre än protoner och neutroner.Återigen hade hon utan kostnad, men sönderfaller till en proton och en pion.Den senare, som kan förstås, har en negativ laddning.Ny partikel betecknad med bokstaven Λ (lambda).
Ju mer tiden går, uppkommer mer frågan forskare.Problemet var att de nya partiklar enbart produceras i starka kärn interaktioner, snabbt bryta ner för att bilda protoner och neutroner.Dessutom visas de alltid i par, den enda manifestation var aldrig.Och så en grupp fysiker från USA och Japan föreslog att använda i sin beskrivning av ett nytt kvanttal - konstigt.Enligt deras definition främlingskap av alla andra kända partiklar var noll.
Ytterligare forskning
genombrott skedde först efter det att undersökningar av en ny systematisering av hadroner.En förgrundsfigur i den israeliska Yuval Ne'eman blev som förändrade utestående militära karriär på ett lika lysande sätt av en forskare.
Han noterade att den öppna vid den tidpunkt då mesoner och baryoner faller och bildar ett kluster av relaterade partikel multipletter.Medlemmar av var och en av dessa föreningar har exakt samma egendomlighet, men motsatta elektriska laddningar.Så hur har den starka kärn växelverkan mellan elektriska laddningar beror inte alls, i allt annat partiklar av en multiplett ser perfekta tvillingar.
Forskare har föreslagit att förekomsten av dessa naturliga formationer möter viss symmetri, och snart de kunde hitta henne.Hon var en enkel generalisering av spinn gruppen SU (2), som forskare runt om i världen använder för att beskriva kvanttalen.Det är bara på den tiden var redan känd hadron 23, och ryggen var lika med 0, ½ eller en hel enhet, därför använder en klassificering inte är möjlig.
Som ett resultat, vi var tvungna att använda för klassificering bara två kvanttal, på grund av vilka klassificeringen har expanderat kraftigt.Så det fanns en grupp av SU (3), som i början av seklet har skapat en fransk matematiker Elie Cartan.För att bestämma den taxonomiska position i det av varje partikel, forskarna utvecklat ett forskningsprogram.Quark sedan enkelt in i en systematisk serie, som bekräftade den absoluta riktigheten av specialister.
ny kvanttal
Så forskare har kommit till idén att använda abstrakt kvanttal, som har blivit hyper- och isotop spinn.Men med samma framgång kan ta konstigt och elektrisk laddning.Detta system har preliminärt utsetts till åttafaldiga vägen.Detta fångas analogi med buddhismen, där tills Nirvana måste också gå igenom åtta nivåer.Men allt detta poesi.
Ne'eman hans verk och hans kollega, Gell-Mann, som publicerades 1961, och mängden av de då kända mesoner inte överstiga sju.Men i deras papper, gjorde forskarna inte tveka att tala om den höga sannolikheten för förekomsten av åttonde meson.Även 1961 sin teori briljant bekräftats.Hittade denna partikel som kallas mesoner (grekiska bokstaven ri).
Ytterligare upptäckter och experiment bekräftade briljant absoluta riktigheten av klassificeringen av SU (3).Detta blev ett kraftfullt incitament till forskare som har funnit att det är på rätt spår.Även Gell-Mann hade ingen tvekan om att i naturen finns kvarkar.Omdömen om hans teorier var inte mycket positivt, men vetenskapsmannen var säker på att han hade rätt.
Här och kvarkar!
publiceras inom kort en artikel "En schematisk modell av baryoner och mesoner."I den kunde forskarna att vidareutveckla idén om att organisera, som var så bra.De fann att SU (3) medger lätt förekomsten av hela tripletter av fermioner, är den elektriska laddningen som sträcker sig från 2/3 till 1/3 och 1/3, och i tripletten ett partikel alltid olika icke-noll egendomlighet.Redan välkända Gell-Mann, kallade vi dem "elementarpartiklar kvarkar."
Enligt anklagelserna, märkt han dem som u, d och s (från de engelska orden uppåt, nedåt, och konstigt).Enligt den nya ordningen, varje baryon bildas av tre kvarkar.Mesoner arrangeras mycket lättare.De innehåller en kvark (denna regel är fast) och en antikvark.Först efter att forskarsamhället har fått kännedom om förekomsten av dessa partiklar, vilka är avsedda för vår artikel.
En liten historia
Denna artikel, som till stor del bestäms utvecklingen av fysikens under de kommande åren, har en ganska intressant historia.Gell-Mann tänkte på förekomsten av sådana trillingar länge innan den offentliggörs, men ingen att diskutera sina antaganden.Det faktum att hans antaganden om förekomsten av partiklar med en fraktionerad kostnad såg ut som vanföreställningar.Men efter ett samtal med en enastående teoretisk fysiker Robert Serber han fick veta att hans kollega gjorde exakt samma slutsatser.
Dessutom forskaren gjorde det enda rätta slutsatsen att förekomsten av sådana partiklar är endast möjlig om de inte är fria fermioner, som en del av hadroner.I själva verket, i det här fallet, är deras avgifter integrerade!Först Gell-Mann kallade dem kvorkami ens nämnt dem i MTI, men reaktionen av elever och lärare var mycket lågmäld.Så en vetenskapsman för en lång tid att tänka på om han skulle göra sin forskning till allmänheten.
ordet "kvark" (detta låter som rop ankor) togs från verk av James Joyce.Märkligt nog, men den amerikanska forskare har skrivit en artikel i den ansedda europeiska vetenskapliga tidskriften Physics Letters, eftersom allvar fruktade att en liknande översyn när det gäller den amerikanska upplagan av Physical Review Letters inte kommer att acceptera det för publicering.Förresten, om du vill se åtminstone en kopia av artikeln - du direkt väg till samma Berlin museet.Kvarkar i hans framställning är inte tillgängliga, men den fullständiga historien om deras upptäckt (eller snarare, skriftliga bevis) är.
Hem kvark revolution
rättvist att säga att nästan samtidigt till samma tanke kom från CERN forskare, George Zweig.Till en början, hans mentor själv var Gell-Mann, och sedan Richard Feynman.Zweig definieras också verklighet fermioner, som hade fraktions avgifter, men kallade dem ess.Dessutom, en begåvad fysiker, anses också de tre Quark baryoner och mesoner - som en kombination av en kvark och en antikvark.
Enkelt uttryckt, studenten fullt upprepade slutsatserna av sin lärare, och helt skild från den.Hans arbete har dykt upp ännu ett par veckor före offentliggörandet av Mann, men bara som en "hemmagjord" institutet.Men det är närvaron av två oberoende tidningar, vars slutsatser var nästan identiska, en gång övertygad om vissa forskare trohet till den föreslagna teorin.
Från avslag att lita
Men många forskare har tagit denna teori är inte rätt.Ja, journalister och teoretiker snabbt blev kär i henne för tydlighet och enkelhet, men allvarlig fysik tog det först efter så lång tid som 12 år.Du bör inte klandra dem för överdriven konservatism.Det faktum att den ursprungliga teorin om kvarkar i skarp kontrast till Pauliprincipen, som vi nämnde i början av denna artikel.Om vi antar att protonen innehöll ett par U-kvarkar och en d-kvark, bör det första vara strikt i samma kvanttillstånd.Enligt Pauli är det omöjligt.
Det var då och det fanns ytterligare ett kvanttalet, uttryckt i färg (som vi nämnde ovan).Dessutom är det oklart hur alla elementarpartiklar kvarkar interagerar med varandra, varför inte möta dem fria sorter.Alla dessa bidrog kraftigt mysterier av mätaren fältteorin, som "tankar förs till" endast i mitten av 70-talet.Ungefär samtidigt, kvark teorin om hadroner ekologiskt införlivas det.
Men starkast hämmat utvecklingen av teorin om den fullständiga frånvaron av åtminstone några av de experimentella tester som skulle bekräfta förekomsten av båda, och samspelet mellan kvarkar och andra partiklar.Men de gradvis började dyka upp först i slutet av 60-talet, när den snabba utvecklingen av teknik tillåts för upplevelsen av en "sändnings" elektronstrålar av protoner.Det är dessa erfarenheter har gjort det möjligt att bevisa att inuti protoner verkligen "gömma" vissa partiklar, som ursprungligen kallades partons.Senare fortfarande övertygad om att det är ingenting som en riktig kvark, men det var först i slutet av 1972.
Experimentell bekräftelse
Naturligtvis slutliga övertygelse om det vetenskapliga samfundet tog en mycket mer experimentella data.1964, har James Sheldon Glashow och Bjorken (framtida nobelpristagaren, förresten) föreslås, om det kan finnas en fjärde art av kvark, som de kallade en överlycklig (charmed).
Det är tack vare denna hypotes, forskare i 1970 kunde förklara många underligheter som har observerats i förfall neutrala kaonerna laddade.Fyra år senare, var bara två oberoende grupp amerikanska fysiker kunna fixa meson sönderfall, som innehöll bara en "överlycklig" kvark och dess antikvark.Det är inte förvånande att denna händelse en gång dubbade novemberrevolutionen.Teorin om kvarkar får mer eller mindre "visual" bekräftelse.
om vikten av öppningen av nämnda åtminstone det faktum att projektledaren, Samuel Ting och Burton Richter, två år senare fick Nobelpriset: En händelse återspeglas i många artiklar.
