Кваркова структура адронів

Вченими було встановлено, що адрони, які беруть участь в сильній взаємодії, мають складну структуру. Це було виявлено за допомогою обстрілювання протонів електронами. Розсіювання електронів на протонах (ефект Комптона) підтвердило, що всередині протона (а також і нейтрона) існує складний розподіл заряду. Була висловлена думка, що адрони складаються з частинок, які пізніше назвали кварками.

Кожен кварк має антикварк. Було відкрито 6 кварків І, ІІ, ІІІ поколінь:

При дослідженні було встановлено, що кварки та антикварки мають дробовий електричний заряд:

;

Протон та нейтрон складаються з трьох кварків: ; кожен мезон − з двох: .

Різновиди кварків називають ароматами, яких існує 6, а окрім них − 6 антиароматів відносно антикварків.

Окрім ароматів кварки характеризуються “кольором”. Кожен кварк може мати три “кольори”: червоний, зелений, синій. Поєднання трьох кольорів даватиме білий. Для всіх адронів притаманний білий колір.

Наявність різних кольорів задається необхідністю виконання принципу Паулі.

Між кварками існують сильні взаємодії. Переносником є глюон (псевдочастинка), за допомогою якого відбувається взаємодія між кварками в адронах. Існує вісім глюонів, два з них є нейтральними, шість мають заряд.

Якщо кварк випромінює глюон, виникає кварк того ж аромату (тип кварка при цьому не змінюється). При випромінюванні глюона змінюється колір глюона з червоного на зелений. Глюони випромінюються при сильній взаємодії, при цьому змінюється лише колір.

Лептони не мають кольору.

Усі адрони складаються лише з кварків першого покоління. Існує кварко-лептонна симетрія (розбиття на покоління).

У таблиці 3.3 наведено значення квантових чисел для п’яти кварків (u, d, s, c, b).

Таблиця 3.3

Квантове число	Аромати кварків
	u	d	s	с	b	t
Електричний заряд, q	2/3	-1/3	-1/3	2/3	-1/3	2/3
Баріонний заряд, В	1/3	1/3	1/3	1/3	1/3	1/3
Спін, I	1/2	1/2	1/2	1/2	1/2	1/2
Ізотонічний спін, Т	1/2	1/2
Дивність, S			-1
Чарівність, С
Краса, К

Кварки не можуть існувати поодинці як вільні частинки, а це, мабуть, і є фундаментальною властивістю матерії на цьому структурному рівні.

Адже не можна ж до нескінченності застосовувати загальну схему, скажімо, Сонячної системи для опису дедалі глибших рівнів матерії.

Під час обговорення гіпотези кварків потрібно відмовитися від багатьох звичних характеристик мікрочастинок, очікуючи на появу зовсім нових властивостей. Мають з'явитися нові квантові харак­теристики і, відповідно, нові закони збереження. Можливі нові механізми взаємодії і нові типи носіїв взаємодії. Очікування виявилося не марним. Кварки й справді дуже відрізняються від елементарних частинок.

Перша, зовсім приголомшлива відмінність: кварки і антикварки мають електричний заряд, менший за елементарний. Заряд кварка може дорівнювати ±1/3 або ±2/3 елементарного заряду.

Друга відмінність: кварки мають малий баріонний заряд В = 1/3. Утім, можна сказати й інакше: елементарним є заряд кварка, який у три рази менший від «колишнього» елементарного заряду електрона:

.

Тоді колишні носії елементарного заряду – електрон і протон –повинні мати по три нові елементарні заряди. Те саме можна сказати й про новий мінімальний баріонний заряд. Тому логічно почати відлік «елементарності» або «фундаментальності» з глибшого рівня – з рівня кварків.

Кварки – первинні елементарні частинки.

Дата добавления: 2017-02-01