«Кварки»

гипотетические частицы, из которых, как предполагается, могут состоять все известные элементарные частицы, участвующие в сильных взаимодействиях (См. Сильные взаимодействия)(адроны). Гипотеза о существовании К. была высказана в 1964 независимо американским физиком М. Гелл-Маном и австрийским физиком Г. Цвейгом с целью объяснения закономерностей, установленных для адронов. У названия «кварк» нет точного перевода, оно имеет литературное происхождение (было заимствовано М. Гелл-Маном из романа Дж. Джойса «Поминки по Финегану», где означало нечто неопределённое, мистическое). Такое название для частиц, очевидно, было выбрано потому, что К. необходимо приписать ряд необычных свойств, выделяющих их из всех известных элементарных частиц (например, дробный электрический заряд).

Предположение о существовании К. возникло в связи с открытием большого числа адронов и их успешной систематизацией. Было установлено, что адроны могут быть сгруппированы в некоторые семейства частиц, близких по своим основным характеристикам (одинаковые барионные заряды (См. Барионный заряд),Спины, внутренние чётности (См. Чётность),близкие массы). Так, например, 8 частиц: протон (р), нейтрон (n) и Гипероны Λ⁰, Σ⁺, Σ⁰, Σ^–, Ξ^–, Ξ⁰ могут быть объединены в одно семейство барионов (См. Барионы) (октет) со спином ¹/₂ и положительной чётностью. Такие семейства частиц получили название супермультиплетов (см. Элементарные частицы). Число частиц в каждом супермультиплете и их основные свойства можно объяснить, если предположить, что адроны являются составными частицами — состоят из трёх типов фундаментальных частиц, так называемых р^–,n^– и λ-К. (а также из античастиц (См. Античастицы)). При этом К. необходимо приписать характеристики, указанные в табл. (в том числе дробные электрические и барионные заряды).

Характеристики кварков

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

|    |    | Электрический   | Барионный  |    | Cтранность        |

|    | Частица      | заряд  | заряд  | Спин J        | S |

|    |    | Q        | В        |    |    |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Кварки        | р         | +2/3    | 1/3      | 1/2      | 0         |

|    | n         | -1/3     | 1/3      | 1/2      | 0         |

|    | λ         | -1/3     | 1/3      | 1/2      | -1        |

|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|

| Антикварки        |   | -1/3     | 1/2      | 0         |

|    | n̅         | +1/3    | -1/3     | 1/2      | 0         |

|    | λ̅         | +1/3    | -1/3     | 1/2      | +1       |

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Барионы, согласно указанной гипотезе, состоят из трёх К., например протон (Q = 1 В =1) —из двух р-К. и одного n-К.,нейтрон (Q = 0, В =1) —из двух n-K. и одного р-К., Σ⁺ (Q = 1; В= 1) — из двух р-К. и одного λ-К., Ω^– (Q = —1, В= 1) — из трёх λ-К. и т. д. Антибарионы состоят из трёх антикварков, а мезоны — из одного К. и одного антикварка (например, π⁺ — из р и n̅, К° — из λ̅ и n и т. д.). В состав странных частиц (См. Странные частицы) обязательно входят λ-К. — носители странности.

Поиски К. проводились в космических лучах (См. Космические лучи), на ускорителях высокой энергии, а также физико-химическими способами в окружающей среде. Все они оказались безуспешными. Однако нельзя считать, что результаты этих опытов окончательно опровергают гипотезу с существовании К. — они лишь устанавливают пределы для величины возможной массы К. и вероятности рождения К. в процессах сильного взаимодействия. Так, в опытах на Серпуховском ускорителе протонов с энергией 70 Гэв, в которых при столкновении протонов с нуклонами (протонами и нейтронами) мишени могли бы рождаться К., если бы их масса не превышала примерно 5 протонных масс (в энергетических единицах Кварки 5 Гэв), не было зарегистрировано ни одной частицы с зарядом — ¹/₃ или — ²/₃. Это означает, что масса К., если они существуют, больше 5 Гэв или что вероятность рождения К., если их масса меньше 5 Гэв, по крайней мере в 10¹⁰ раз меньше вероятности рождения π-мезонов (которых за время опыта было зарегистрировано > 10¹⁰). Поиски К. в окружающей среде показали, что если К. и существуют, то концентрация их в веществе не превышает 10^–18—10^–20 от числа нуклонов, а по некоторым данным, этот предел может быть ещё меньше (10^–24—10^–30).

Наряду с гипотезой существования фундаментальных частиц с дробными зарядами выдвигалось предположение о существовании фундаментальных частиц с целыми зарядами (их называют иногда К. с целыми зарядами). Для объяснения закономерностей систематики адронов необходимо считать, что имеется несколько супермультиплетов фундаментальных частиц с целыми зарядами (например, 3 семейства по 3 частицы). Попытки их экспериментального обнаружения также оказались безрезультатными.

Лит.: Коккедэ Я., Теория кварков, пер. [с англ.], М., 1971; Физика высоких энергий и теория элементарных частиц, К., 1967.

Л. Г. Ландсберг.

мн.

Гипотетические частицы, из которых, предположительно, состоят элементарные частицы, участвующие в сильном взаимодействии.

КВАРКИ - гипотетические фундаментальные частицы, из которых по современным представлениям, состоят все адроны (барионы - из трех кварков, мезоны - из кварка и антикварка). Кварки обладают спином 1/2, барионным зарядом 1/3, электрическими зарядами ?2/3 и +1/3 заряда протона, а также специфическим квантовым числом "цвет". Экспериментально (косвенно) обнаружены 6 типов ("ароматов") кварков: u, d, s, c, b, t. В свободном состоянии не наблюдались.

КВАРКИ, точечные бесструктурные частицы. Из кварков состоят все адроны. Кварки и лептоны в современной физике выступают как предельная ступень дробления материи. В свободном состоянии кварки не наблюдались. Косвенно установлено существование 6 типов кварков. Имеют дробный электрический заряд, кратный 1/3 заряда электрона e. Название "кварки" введено американским физиком М. Гелл-Маном; оно заимствовано из романа Дж. Джойса "Поминки по Финнегану", где означает нечто неопределенное, мистическое.

КВАРКИ

гипотетич. материальные объекты, из к-рых, по совр. представлениям, состоят все адроны. Гипотеза о К. была высказана в 1964 М. Гелл-Маном и Г. Цвейгом (США) для объяснения закономерностей в спектроскопии и св-вах адронов. Она возникла в связи с обнаружением большого числа резонансов и их успешной систематизацией. Согласно кварковой гипотезе, барионы состоят из трёх К. (антибарионы — из трёх антикварков), мезоны — из К. и антикварка. Все известные в то время адроны можно было построить из К. трёх типов: u, d и s, обладающих спином 1/2, барионным зарядом 1/3 и электрич. зарядами соотв. 2/3, -1/3 и -1/3 элем. заряда е. В состав странных частиц входит s-K.— носитель странности. В дальнейшем оказалось необходимым расширение семейства К. Были введены «очарованный» с-К. и «красивый» b-K. и предсказано существование новых семейств адронов, часть из к-рых уже обнаружена (см. МЕЗОНЫ СО СКРЫТЫМ ОЧАРОВАНИЕМ, ОЧАРОВАННЫЕ,ИПСИЛОН-ЧАСТИЦЫ). Возможно существование и др. типов К., в частности t-K.

Нек-рые барионы (напр., D++, W) оказываются состоящими из трёх одинаковых К. в одном и том же состоянии, что запрещено принципом Паули. Поэтому каждому типу («аромату») К. была приписана дополнит. внутр. хар-ка — квант. число «цвет», к-рое может принимать три значения. При этом барионам соответствует «бесцветная» (т. е. антисимметричная по «цветам») комбинация трёх К., а мезонам — «бесцветная» сумма комбинаций К. и антикварка одинаковых «цветовых» индексов.

Гипотеза кварковой структуры адронов оказалась в дальнейшем необходимой для понимания динамики разл. процессов с участием адронов (глубоко неупругого рассеяния лептонов, образования адронных струй в е+е--аннигиляции и в адрон-адронных процессах с большой передачей импульса и др.). Так, глубоко неупругое рассеяние лептонов на адронах, согласно совр. представлениям, идёт с выбиванием К. лептоном и превращением его и адронного остатка в струи адронов. Измерения хар-к таких струй (угл. распределения, ср. электрич. и ср. барионного зарядов в др.) даёт возможность судить о средних (по «цветам») значениях квант. чисел К.— спине, электрич. и барионном зарядах и др.

Существуют более сложные варианты кварковых теорий с целочисл. зарядами К., к-рые пока трудно экспериментально отличить от теорий с дробными зарядами.

Хотя гипотеза К. необходима для объяснения систематики и динамики адронов, К. в свободном состоянии не были обнаружены (несмотря на многочисл. их поиски на ускорителях высоких энергий, в косм. лучах и окружающей среде). Это даёт основание считать, что здесь физики встретились с принципиально новым явлением природы — т. н. удержанием К. (точнее, удержанием «цвета»).

В квантовополевой теории К.— квантовой хромодинамике, к-рая строится на основе локальной «цветовой» калибровочной симметрии, вз-ствие К. осуществляется посредством обмена «цветными» глюонами — безмассовыми ч-цами со спином 1. Характерной особенностью этой теории явл. убывание «цветового» эффективного заряда К. и глюонов с уменьшением расстояния, благодаря чему на малых расстояниях К. ведут себя как квазисвободные частицы. Считается, что рост «цветового» заряда с увеличением расстояния между К. приводит к рождению из вакуума пар К.-антикварк, к-рые «обесцвечивают» разделяемые К., превращая их в «бесцветные» адроны. Однако эту картину удержания «цвета» нельзя считать доказанной.

ква́рки

гипотетические фундаментальные частицы, из которых, по современным представлениям, состоят все адроны (барионы — из трёх кварков, мезоны — из кварка и антикварка). Кварки обладают спином ¹/₂, барионным зарядом ¹/₃, электрическими зарядами –²/₃ и +¹/₃ заряда протона, а также специфическим квантовым числом — «цветом». Экспериментально (косвенно) обнаружены 6 типов («ароматов») кварков: u, d, s, с, b, t. В свободном состоянии кварки не наблюдались.

* * *

КВА́РКИ, гипотетические фундаментальные частицы, из которых по современным представлениям, состоят все адроны (барионы — из трех кварков, мезоны — из кварка и антикварка). Кварки обладают спином ¹/₂, барионным зарядом ¹/₃, электрическими зарядами -²/₃ и +¹/₃ заряда протона, а также специфическим квантовым числом «цвет»(см. ЦВЕТ (квантовое число)). Экспериментально (косвенно) обнаружены 6 типов («ароматов») кварков: u, d, s, c, b, t. В свободном состоянии не наблюдались.

гипотетические частицы с дробным электрическим зарядом, из которых, возможно, состоят некоторые элементарные частицы, по крайней мере все адроны (при этом барионы из трех кварков, а мезоны — из двух кварков, точнее, довольно сложных суперпозиций из кварков и антикварков разных типов — ароматов). Наряду с электрическим зарядом, спином, кварки обладают специфическим квантовым числом — цветом, подразделяясь на 6 типов (ароматов): и, d, s, с, Ь, t.

гипотетич. фундам. частицы, из к-рых, по совр. представлениям, состоят все адроиы (барионы - из трёх К., мезоны - из К. и антикварка). К. обладают спином 1/2, барионным зарядом 1/3, электрич. зарядами -²/з и +¹/з заряда протона, а также специфич. квантовым числом - цветом; размер К. <= 10^-18 м. Экспериментально (косвенно) обнаружены 6 типов (ароматов) К.: и, d, s, с, b, t. В свободном состоянии К, не наблюдались. Гипотеза о К. высказана в 1964 М. Гелл-Маном и независимо Дж. Цвейгом.

гипотетические частицы, из которых, как предполагается, могут состоять все известные адроны, т. е. элементарные частицы, участвующие в сильных взаимодействиях. К. приписывают дробный элементарный электрический заряд (1/3 или 2/3) и ряд специфических квантовых чисел (странность, очарование, цвет). В свободном состоянии экспериментально не обнаружены.