Quark - e ku ji particle? Find out çi ji quarkên jêr pêk tê. Çi particle biçûktir a quark?

Tenê sal berê, Peter Higgs û François Engler ji bo xebata wan ji bo xebata xwe ya Nobel wergirtiye, ku ji bo kursên subatomîk veguherand. Ew dibe ku hêrs dibe, lê zanyariyên sedsala sedsala wan ji nîvê sedsala xwe digotin, lê ji vê rojê re wan girîng neyê dayîn.

Di sala 1964 de, du fîzîkvanên din ên din jî bi bi helwesta pêşengiya xwe ve hatin. Di yekem de, ew jî hema hema nerazî bû. Ev ecêb e, ji ber ku ev avahiyeke hestrên dinivîse, bêyî ku ti têkiliyek interatomî yek mimkun e. Ev prensiyona quarks bû.

Çi ye?

Bi awayê, çiqas çi ye? Ev yek ji navendên herî girîng yên haşron e. Girîng! Ev particle bi "nîv" spin, di rastiyê de fermî ye. Li ser rengê (rengê jêrîn), heqê karker dikare bi sêyemîn an du-sêyem ji berpirsê protonê wekhev be. Ji bo rengan, şeş (nifşa qirêj) hene. Ew hewce ne ku prensîpên Paulî ne binpêkirin.

Agahdarî bingehîn

Di avahiyên hestûr de, ev kûrahî li dûr dûr ne ne ne ji hêla nirxê veguhastin. Ev bi awayekî zelal tê gotin: Ew veguhestina gazê veguherînin, ew e ku gluons. Çima pir girîng e? Plaza plasma (saturated with quarks) dewletek girîng e ku tevahiya gerdûnê yekser bangek mezin bû. Bi vî awayî, hebûna hejmar û glutîkên pejirandina yekser rastiya rastîn e ku ev rastî bû.

Ew jî rengê xwe jî heye, û ji ber ku di tevgera tevgera kopî de têne çêkirin. Li gorî ku dûr di navbera karkerên quarkan de, hêza têkiliyê di nav wan de zêde dibe. Wekî ku hûn difikirin, bi dûrtirîn dûrtirîn, pêwendiya pratîkî bi awayekî wenda dibe (azadiya asymptotic).

Ji ber vê yekê, têkiliyek bi hêzek hûrgelan bi veguherîna glûonan di navbera quarks de têne gotin. Ger em li ser têkiliyên di navbera hestonan de biaxivin, ew bi rêya veguhastina pi-meson têne ravekirin. Tenê, rasterast nemînin, her tişt dîsa dîsa bi guhartina glûkoyê kêm dike.

Çiqas çend karkerên beşek nûkleer in?

Her neutron ji hev du-quarkan pêk tê, û herweha yek-u-quark. Her proton, li alîyê din ve, yek ji dakêşkek dakêşk û yek cotek u-quarkan pêk tê. Bi awayê, nameyên bi hejmara hejmaran ve girêdayî ye.

Bila em bêjin. Ji bo nimûne, betayê biryara ji hêla veguherîna yek ji heman quarksan di nav nucleon de ji hevdu re rave kirin. Ji bo çêtirîn tê fêm kirin, di forma formulê de ev pêvajoyê dikare bi vî awayî nivîsîn binivîse: d = u + w (ev neçonê neutron e). Bi vî awayî, proton ji hêla formula piçûk ve hatiye nivîsandin: u = d + w.

Têgihîştî, pêvajoya dawiya dawîn ji hêla neutrînos û positronên ji hêla stêrên mezin ên mezin re vegotin. Ji ber vê yekê pîvana gerdûnî wekî ku çarkê glûkonê ye, wekî ku em ji berê ve got, rastiyê ya teqîna mezin, piştrast dike û lêkolînkirina van kûrên zanistan dikarin destnîşan dikin ku zanistên ku ji me re dijîn, bi awayek dinyayê bizanibin.

Ji hêja kêmtir e?

Bi awayê, çiqas quarks pêk têne? Nûnerê wan e, pêşî ye. Ev kûçik pir piçûk e û fêm fêm kirin, hingê îro jî ew pir gelekî nas nakin. Ew ji hêja kêmtir e.

Ew ji ku derê hatin?

Dîroka, herî pir du hevpeymanan ji bo damezrandina pêşdibistanan: helbesta stûn û Bilson-Thompson helwesta. Di rewşê yekem de, nîşana van kulikan bi hêla oscillasyonên strênan ve tê gotin. Duyemîn pêşniyara pêşniyar dike ku ew nîşanî ji aliyê dewletê û demê ve xemgîniyek çêbûye.

Ew zehf e ku di duyemîn duyemîn de fenomenon dikare bi tevahî veguherînek ji hêla veguherîna mîtolojiya parallel ve girêdayî veguherîna torê ya spîn. Ew taybetmendiyên vê matrixê û xwe ji ber pêşdibistanê pêşniyar dike. Ev kîjan karkeran pêk tê.

Hin encamên encam dikin, em dikarin bêjin ku quarkên hêjayî "quanta" di kompîtora hestûr de ne. Bandor kirin? Û niha em ê li ser çiqas quark lêgerîn hat bipeyivin. Ev çîrokeke pir kêfxweş e, ku, di nav tiştên din de, bêtir hin nuancesên jorîn li jor tête diyar kirin.

Kûrên berbiçav

Piştî dawiya dawiya duyemîn II ya Şerê Cîhanê, zanyariyên ku di cîhanê de kelepên subatomîk ve digerin, dest pê kir ku heta ku hingê hingê hûrgelê kevneşopî (primitive ji wan re fikrên) didin. Parastin, neuton (nucleon) û elektronîk an atom ava kirin. Di sala 1947 de, pionên ku di sala 1935ê de paşiya xwe hatibûn pêşniyar kirin), ku berpirsiyariya berbi nucleonên di nucleus atomsê de berpirsiyar bûn. Ev bûyer di wê demê de pêşangehek yek ji zanyarî ve hate qedexekirin. Karkerên nehatiye vekirî ne, lê dema ku êrîşê li ser "trace" nêzîk bû.

Ji hêla Neutrinos ve nehatibû dîtin. Lê girîngiya wan aşkere ya ji bo şiroveya beta beta gelek sof bû ku zanistên wan di derbarê hebûna wan de guman bûn. Herweha, hinek antiparticles berê hatine dîtin yan pêşniyar kirin. Tenê rewşê ku bi muayeneyên pîsyonê ve ava bûye muayeneyên muunsyonê ne diyar e û piştre di nav dewletê de neutîno, an elektron an jî positron derbas kirin. Bijîşkîstan fêm nakin ku çima vê qonaxa navendî ya ku hewce ne hewce ye.

Alas, lê nimûne ev modela hêsan û hêsan e ku demek kêliya pionê dimîne. Di sala 1947 de du fîzîsyenên Îngilîzî, George Rochester û Clifford Butler, di gotara yekem de di çapemeniya zanistî ya Çandî de weşand. Materyal ji bo wê lêkolînên kozmîk ên ku bi rêgeziya qundê bû, di dema ku ew agahdariyên hişmend e. Li yek ji wêneyên ku di dema çavdêriyê de, yek cotên ku bi destpêkê ve hevbeş vekirî vekirî xuya bûn. Ji ber ku cudahiyê V V Latînî mîna, ew yekser zelal bû. - Li ser van kûçeyên cuda cuda ye.

Pisporên yekser guman kir ku ev riya rastiya rastiya veguhestina hin partiyên nenas e, ku pişta paşê din nade. Gelek nîşan didin ku girseya wê nêzîkî 500 MeV e, ji vê nirxê ve ji bo elektronîk e. Bê guman, lêkolînerên wan digotin lêgerîna V-particle. Lêbelê, ev hêjayî ne quarket bû. Ev perçeyê hê di demjimêrê wê de rawestandin.

Her tişt tenê dest pê dike

Ji vê lêgerînê her tişt dest pê kir. Di sala 1949 de, di heman rewşan de, tracekek dîsk hat dîtin, ku bi sê re piyonên xwe re di heman demê de zêde bûn. Di demeke nêzîk de da ku ew û herweha V-particle, temamên cuda cuda yên malbatî ji çar kûçeyan pêk têne. Piştre, ew tê gotin K-mesons (konson).

Kincek kincên lêpirsînan komkujî komkujiya 494 MeV, û di rewşeke neutral, 498 MeV. Bi awayekî, di sala 1947 de, zanistên ku ji bo hilweşîna erênî yên erênî yên herî girîng ve hatine girtin, lê di wê demê de ew bi awayekî rast bi şîrovekirina şîrove nebêjin. Lêbelê, hebe ku heke baş be, heya pêşî çavdêriya pêşîn ya di sala 1943ê de hate çêkirin, lê agahdariya li ser pirtûka gelemperî gelek weşanên zanistî yên winda bû.

New Weirdnesses

Û zanyariyên din jî li ser lêgerînên bêtir li bendê bûn. Di sala 1950 û 1951 de, lêkolînerên ji zanîngeha Manchester û Melbourne bikar bûn ku ji hêla proton û neutonên giran pir giran peyda bikin. Ew dîsa nayê lêpirsîn bû, lê ew bi proton û peşek hilweşand. Paşê, wekî ku tê fêmkirin, lêpirsînek neyînî. Di çarçoveya nameya nû de bi nameya Λ (lambda) ve hate dayîn.

Zêdetir derbas bû, pirsên zanistên zanist hene. Pirsgirêk bû ku kûrên nû yên taybetî di navokên atomîk de hate xuya kirin, bi lezberî bi proton û neutonan veguhestin. Herweha, ew her tim di cotan de bûn, hebûn yek yek nîşanên xwe ne. Ji ber vê yekê grûbek ji fîzîkvanên ji Dewletên Yekbûyî yên Yekbûyî û Japonî pêşniyaz kir ku hejmara nimûneya nû ya di navnîşa xwe de - pêşniyar kir. Li gor gotina wan, stranek ji hemî kewreyên din ên wekhevî hebûn.

Lêkolînên din

Di destpêka lêkolînê de piştî piştî hilberîna sîstemeke nû ya hestûr çêbû. Di vî awayî de herî girîng yê Îsraîlê Yuval Neaman bû, ku karûbarê pisporê leşkerî yê bi zanistek zanistî wekhev e.

Wî ji ber vê yekê fikir da ku meras û beryon ji aliyê wê ve hatî veşartin veguherînin, kûzek kûçikên têkildarî, pirrjimar. Endamên her kesî bi heman rengî, heman lê belê bendên elektrîkê hene. Ji ber ku têkiliyên nukleerî yên ji ji bendên elektrîk re ne girêdayî ne, li her tiştê din, kûçeyên ji hêla pirjimar mîna mîna duşikên dûr in.

Scientists pêşniyaz kir ku hin rengên xwezayî berpirsiyar ji bo formasyonên wekhev e, û ew zûtirîn lêgerîn. Vê gişta gelemperî ya koma SP (2) ya spin, ji ber ku zanistên cîhanê tê bikaranîn ku hejmara hejmarên kumariyê tê bikaranîn. Ew di wê demê de ku 23 kewre hatine nas kirin, bi rêjeyên wan wekhev, ½ an jî yekînek wekhev e, û ji ber vê yekê ne gengaz e ku ev kategoriyê bikar bînin.

Wekî encamek, em mecbûr bûn ku hejmarek ji bo kategoriya du kategoriyan bikar bînin, ku bi gelemperî tehlîmasyonek zêde bû. Ji ber vê yekê S SU (3) bû, ku di destpêka sedsala ji aliyê mathematician Eli Cartan ve fransî hate afirandin. Ji bo ku biryarê li ser her particleek sîstematîkî diyar bike, zanyariyên bernameyek lêkolînê lêkolîn kir. Pêwîstina Quark bi hêsanî sîstemek sîstematîk re derbas kir, ku piştrastkirina pisporên yekser rastdariya piştrast kir.

Hejmarên nû

Ji ber vê yekê, zanyariyên fikra nêzîkî hejmarên kumulê yên bi kar tînin , ku spin û hestiyarê asotopî bûn. Lêbelê, bi heman awayî serkeftî hûn dikarin lêpirsînê û elektrîkê bigirin. Ev pispor bi rastî bi navê Eightfold Path tê gotin. Ev yek bihevûra bi Budîzm re ye, ku li pêşiya nirvana, hûn jî hewce ne ku ji heşt heştan re biçin. Lê belê, hemî ev stran e.

Neemann û hevkarê wî, Gell-Mann, xebatên xwe di sala 1961 de belav kirin, û hejmarên naskirî ne heft. Lê di xebata xwe de lêkolînerên nerazîbûna bilindbûna hebûna heştê mesonê binivîse. Di heman demê de di heman demê de, di heman demê de, ev e ku di heman demê de, Di çarçoveyekê de hate dîtin ku ev meson (nameya îtroya η) tê gotin.

Wekî din peyda û ceribandinên bi rîtalîzasyona bêhtir rastiya YE (3) kategoriya piştrast kir. Vê rewşê ji bo lêkolînerên ku yên ku li ser rêwîtiyê de ne rast inkêşînek bihêz bûn. Heta ku Gell-Man bi xwe ne guman nekiriye ku quarks di xwezayî de hebûn. Bersîvên nimûneya xwe pir erênî ne, lê zanistî di rastiya xwe de ewleh bû.

Li vir re quarks in!

Gelek gotara "modela zanistî ya baryon û mesons" hat çap kirin. Di vê de, zanyariyên ku ji bo fikrên sîstematîkkirinê ve pêşve bibin pêşveçûn, ku ji wan re çêbikin. Wan dît ku SU (3) bi temamî tevahiya sêyemînên fermî yên ku elektrîkê ji 2/3 heta 1/3 û -1/3 tête guhertin qebûl dike, û di çarçoveya sêyek de herdem bi alîjnek nehengî ye. Ji ber ku ji berê ve tê naskirî, Gell-Mann bi navê "kelepên quarkên yekem" tê gotin.

Li gorî bihayên wî, ew ji wan re, wekî u, d û s (ji peyva îngilîzî, hilweşîn û bêkêmahî) navnîş kirin. Di çarçoveya nû ya nû de, her beryon ji hêla sê quarkan ve hatî ava kirin. Mesons pir hêsan e. Ew yek quarkî (ev hukumetê bêkêmahî ye) û an antwerk e. Wê demê tenê civaka zanist bû ku hebûna hebûna van kûran, da ku ji gotara me veqetandin.

A bit more background

Ev gotar, ku ji ber pêşdibistanên fîzîkî ji ber pêşxistina fîzîkî ve hatî pêşîn, paşnavê xweş e. Gell-Man difikirin ku hebûna vê sêyemînan ev berî weşanên xwe dirêj kir, lê wî bi kesek re fikirên xwe nîqaş kirin. Rast e ku fikrên wî di derbarê hebûna kûçeyan de xwediyê mûçeya hûrgelan wek wendek dîtin. Lêbelê, piştî fenazeyê fîzîkî Robert Serber behsa bi axaftina berbiçav, wî fêr kir ku hevkariya wî bi heman awayî ve encam kir.

Herweha, zanistî tenê encamê rastîn çêkir: hebûna hejmarên ku ev fermî ne serbixwe ye, ew e ku lê beşên hestî ye. Piştî vê yekê, di vê rewşê de heqê wan tenê yek e! Di destpêkê de Gell-Mann ji wan re qezenc kir û wan jî di MTI de behsa wan got, lê bersiva bersiva xwendekar û mamosteyên gelekî kêm kêm bû. Ji ber vê yekê zanistî ji bo demeke dirêj ve fikirîn ku ka ew hewce bike ku lêpirsînek ji bo dadgeheke giştî.

Pir gotina "quark" (ev dengek bi qirêjê qirêj e) ji karê James Joyce ve hat girtin. Wekî ku xuya dibe ku ew xuya dike, zanyariyek amerîkî ji bo pirtûkxaneya fîzîkî ya zanistî ya fîzîkî ya zanistî ya ewropî şandiye, ji ber ku ew ditirsin ku nivîsgeha edaletî ya wekhevî ya Amerîkayê, Lîsteya Piyawanên Fîzîkî, wê qebûl nakin ji bo weşanê. Bi awayê, heke hûn dixwazin bi kêmanî kopî ya gotara xwe binihêrin - hûn riya yekser bi heman mizgefta Berlînê heye. Quarks di veguhestina wê de ne, lê dîroka tevahî ya lêgerîna wan (bi awayekî bêhtir, belgefîlmê) ye.

Destpêka şoreşgeriyê

Çimkî ji bo dadweriya ew eşkere ye ku hema hema di heman demê de fikra heman rengî ji hêla zanistê ji CERN, George Zweig hat veguhestin. Di destpêkê de şîreta wî Gell-Mann bû, û paşê Richard Feynman. Zweig jî rastiya rêjîmê ya fermî diyar kir, ku heqê bendên celeb hene, tenê bi wan re xelet kirin. Ji bilî, fîzîkîparatorê dilxwaz jî wek sêyek quarks, wekhev û wekhevek kevneşopî û antîkarkî tête dîtin.

Tenê, xwendekaran bi temamî encamên mamosteyê xwe dubare kirin û bi tevahî ji wî re vegotin. Karê wî jî çend hefteyên berî weşanîna Mann bû, lê tenê wekî "amadebûna xaniyê" ya enstîtuya. Lêbelê, hebûna hema du herdu belgeyên serbixwe bû, encamên ku li hema hema hebûn bû, bi cih hinek zanistên felelîtiyê yên pêşniyazkirî pêşniyarê pêşniyar kirin.

Ji riya baweriyê

Lê gelek lêkolîner ev dîmîtor ji dûr ji zû ve qebûl kir. Erê, rojnamevan û mamoste zû zû ji bo wê ji bo xuya û sembolê hez dikir, lê fîzîkên girînîst tenê piştî 12 salan qebûl kirin. Ji wan re naxwazin ji bo pirrjimarkirina pirrjimar ne. Ev rastî ev e ku destpêkê bi helbesta quarkî di warê nakokiya tundûtûjî de bi prensîbê Paulî re, ku em di destpêka gotara de gotiye. Heke em difikirin ku protonek yek du-quarks û yek d-quark hene, hingê yekemîn divê di dewleta heman quantum de hişk be. Li gorî Pauli, ev yek nabe.

Dema ku hejmara nirxên din jî hate xuyakirin, di rengê rengê de (ya ku em li jor jî tê gotin) eşkere dike. Herweha, ew bi temamî nayê zanîn ku çiqas karkerên kevneşopî yên din bi hev re têkilî dikin, çima cureyên belaş azad nakin. Vê van tiştan ji bo ku di salên 1970-an de tenê "hişmendî" bikişîne, ji bo koriya Geografiya Gundî vekir. Di heman demê de, helbesta çermî ya hestûr bi rêxistinî ve hatî navnîşan kirin.

Lê piraniya tengahiyê pêşveçûna pêşveçûna teoriyê nebûna betaliya herî kêm kêm tecrûbeyên experektorî ye ku dê hebûna hebûna xwe û pêwendiya quarks bi hev re û bi kûyên din re. Û ew bi dest bi destûra xwe ji tenê ji paşiya 60-ê ve tê xuya kirin, gava ku pêşveçûna lezgîniya teknolojî destnîşan kir ku têkoşîna elektronîkên "prosvetivaniyu" protonên bi "prosvetivaniyu". Ew van tecrûbeyên ku ev gengaz e ku ew hinek kûçeyan, ku di destpêkê de beşdar bûne, bi rastî bi protonên "hides" hides. Piştre, lê me, em dizanin ku ev tiştek tiştek lê quarketek rastîn bû, lê heta dawiya sala 1972-neyê pêk nekir.

Pejirandina ezmûn

Bê guman, ji bo baweriyên dawî civaka zanistî hilda a welat gelek experimental more. Di sala 1964, James Bjorken û Sheldon Glashow (Xwediyê Xelata Nobelê pêşerojê de, di vê navê de) pêşniyar kirine, lê dibe ku cureyên quark çaremîn de, ku ew bi navê tariyę de (di tariyę de) hene.

Ev e bi saya vê hîpoteza, zanyar di sala 1970 de ji bo ravekirina hoker gelek ku di rizîbûnê, ji kaons bêalî doz hatine dîtin yên bûn. Piştî çar salan, tenê du komeke serbixwe Fizîknas Amerîkî nikarin ji bo tamîrkirina, rizîbûn meson, ku tê de tenê yek "di tariyę de" quark û antiquark xwe bûn. Ev sosretî tune ku vê bûyera carekê bi dublaj Şoreşa Sermawêz de ye. Ji bo cara yekem teoriya quark zêdetir an kêmtir "dîtbarî" confirmation bû.

Li ser girîngiya vekirina got, qet nebe ji ber ku rêveberê projeyê, Samuel Ting û Burton Richter, piştî du salan Xelata Nobel a wî qebûl kir: An bûyer di gelek gotaran de xuya dike. Bi hin ji wan tu di original bibînin, eger hûn serdana muzexaneya New York ji dîroka xwezayî. Kuarkan, û wek ku em ji xwe re got: - kifş pir girîng ên di serdemên modern de, û ji ber vê yekê bal kişand ku di civaka zanistî pere ji wan re pir pir.

ratio dawî

Tenê di sala 1976 an de, lêkolînerên kir bibînin yek particle bi charm ne-sifir, ji bêalî D-meson. Ev kombînasyona bêtir aloz ên a quark di tariyę de û u-antiquark e. Li vir, heta ku dijminên Ferdînand ji hebûna quarkên neçar man ku vê yekê bipejirînin rastiyê de, di teorîyê de, pêşî bêtir ji du salan ago ravekirin. Yek ji Fizîknas teorîk herî navdar, DZhon Ellis, li charm ya bi navê "lever ku li dinyayê guhertin."

Di nêzîk de, di lîsteya vedîtinên nû di hat û du quarkên pir mezin, top û bottom, ku bi hêsanî kare bi zimanekî bi jixwe di dema nizamî ya SU (3) pejirandin. Di salên dawî de, zanyar dibêjin, ku li wê derê bi wan re tê gotin Tetraquarks ku hinek zanyar bi dublaj kirine "gerdên Hadron."

Hin ji yên ku dîtinên û encamên

Ev divê bê fêmkirin ku vekirina û rastderxistina zanistî ji bo hebûna quarkên, di rastiyê de, tu bi ewlehî hizir dikin ku şoreşa zanistî. Ev yek nayê qebûlkirin ji destpêka 1947 de (di rastiyê de 1943), û di dawiya de bikeve, li ser tespîta yekemîn ya .Atom "tariyę de". Ev Derket holê ku duration ya dawîn ya roja vekirina vê astê de ye, ne zêdetir û ne jî kêmtir be, wek ku gelek wek 29 sal (an jî 32 salî)! Û hemû di vê demê de hatiye dîtin, ne bi tenê ji bo xatirê yên peydakirina quark derbas! plasma Gluon wek object seretayî li gerdûnê nêzîk de bala niha zêdetir ji zanyarên diheband.

Lê belê, li tevlihevtir dibe şaxekî xwendinê, li êdî ew digire avabûye ji bo di vedîtina bi rastî jî girîng e. Û wek ku em bi nîqaş pirîskên, li ser girîngiya vê vedîtina nikare kesî nabînê. Lêkolîna struktura quarkên, kesê bikaribe ji sinûr derbasî kûrtir nav sirên gerdûnê dê bibe. Ev mimkun e, ku tenê piştî temamkirina xwendina xwe em dikarin hîn bibin ku çawa big bang û gerdûnê li gor çi qanûnên pêş. Di her rewşê de jî, pêkan e ji wan re vekin, ji bo îqna gelek Fizîknas ku, rastiya li dora me ye pir dijwar borî de performansa.

Îcar hûn dizanin ku çi quark. Ev particle di wê demê de bû sedemê hestyariyê li cîhana zanistî, û lêkolînerên îro hêvîdar in di dawiyê de eşkere hemû razên xwe.