Що таке кварк

Що таке кварк


У сучасній фізиці розрізняють кілька типів взаємодії частинок: сильний, слабкий і електромагнітний. Для їх опису використовується Стандартна модель фізики елементарних частинок, в якій фундаментальною часткою виступає кварк.

Теорія кварків

Теорія кварків була розроблена для того, щоб описувати взаємодію частинок. Важливо відзначити, що у вільному стані кварк в природі не зустріти, так як кварк, строго кажучи, сам по собі не є часткою. Це спосіб конфігурації електромагнітної хвилі в частинці, а частинка зазвичай включає в себе далеко не одну таку хвилю. Заряд кварка дорівнює одній третині заряду електрону, а його масштаб становить 0,5 * 10 ^ -19 (10 в мінус дев 'ятнадцятого ступеня), це менше розміру протона приблизно в 20 тис. разів. Адрони (до яких належить протон і нейтрон) теж складаються з кварків.

На даний час розрізняють шести типів кварків, як правило, кажуть, "ароматів". Крім цього, кварк також має ще одну характеристику, важливу для розрізнення типу, це колір. Очевидно, що це абстрактний поділ, справжній кварк, звичайно ж, не має ні кольору, на аромату. Але для калібрування кварків ця теорія дуже зручна. Кожному типу кварка відповідає антикварк - тобто, "частинка", квантові числа якої протилежні. Квантові числа служать для опису властивостей кварка.

Історія про те, як кварки отримали свою назву, досить кумедна. Гелл-Манн, вчений, який вперше припустив, що адрони складаються з особливих частинок, запозичив це слівце з роману Джеймса Джойса "Поминки по Фіннегану", в якому присутні слова: "Три кварки для містера Марка!". Теорію кварків у фізиці взагалі можна назвати однією з найбільш поетичних. Тут і історія назви, і характеристики кольору і аромату, і самі типи кварків: істинний, чарівний, зачарований, дивний... Кожен тип кварка характеризується зарядом і масою.

Роль кварків у фізиці

На основі кварків відбуваються сильна, слабка та електромагнітна взаємодії. При сильних взаємодіях може змінюватися колір кварка, але не аромат. Слабкі взаємодії змінюють аромат, але не колір. При сильній взаємодії один окремо взятий кварк не може віддалитися від інших кварків на скільки-небудь помітну відстань, саме тому у вільному вигляді їх спостерігати неможливо. Це явище називається конфайнмент. Але адрони - "безбарвні" комбінації кварків - вже можуть розлітатися один від одного.

Чи реальні кварки?

Оскільки через конфайнмент побачити окремі кварки неможливо, то нерідко неспеціалісти запитують: "Чи реальні взагалі кварки, якщо ми не можемо їх спостерігати? Чи не математична це абстракція? " Причин реальності теорії кварків кілька:- Всі адрони, незважаючи на їх чисельність, володіють дуже невеликим числом ступенів свободи. Спочатку теорія кварків описувала саме ці вільні параметри. - Кваркова модель з 'явилася раніше, ніж стали відомі багато адронних частинок, але всі вони в неї відмінно вписували. - Кваркова модель передбачала деякі наслідки, які потім були підтверджені експериментально. Наприклад, в адронних коллайдерах стало можливо "вибивати" кварки з протонів при високоенергетичних зіткненнях, і результати цих процесів спостерігалися у вигляді струменів. Якби протон був неподільною частинкою, ніяких струменів би не могло існувати. Зрозуміло, незважаючи на експериментальні підтвердження, модель кварків ще залишає фізикам чимало питань.