Кварки
Кварки - гипотетические частицы, из которых, как предполагается, могут состоять все известные элементарные частицы, участвующие в сильных взаимодействиях - адроны
Адроны - (от греч. hadros — сильный; термин предложен советским физиком Л. Б. Окунем) — класс элементарных частиц, подверженных сильному взаимодействию и не являющихся истинно элементарными.
Гипотеза о существовании кварков 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 (заимствовано Гелл-Маном из романа Дж. Джойса "Поминки по Финегану", где означало нечто неопределённое, мистическое).
Появление такой модели было вполне естественным. Эксперименты по рассеянию электронов на нуклонах показали, что нейтрон и протон, в отличие от электрона, имеют сложную структуру. Поэтому гипотеза о новых фундаментальных частицах, из которых можно строить адроны, казалась вполне правдоподобной. Однако для того чтобы объяснить наблюдаемые свойства адронов, кваркам пришлось приписать довольно необычные свойства. Кварки должны иметь дробный электрический заряд +2/3 или -1/3.
К настоящему времени было открыто 6 кварков:
|
Кварк |
Название |
Масса |
Заряд |
| u |
up |
от 1.5 до 5 МэВ |
2/3 |
| d |
down |
от 3 до 9 МэВ |
-1/3 |
| s |
strange |
от 60 до 170 МэВ |
-1/3 |
| c |
charm |
от 1.1 до 1.4 ГэВ |
2/3 |
| b |
bottom |
от 4.1 до 4.4 ГэВ |
-1/3 |
| t |
top |
от 168 до 178 ГэВ |
2/3 |
I поколение кварков.
u-Кварк (англ. “up” - верхний)
принадлежит к первому поколению фундаментальных фермионов, имеет заряд +2/3. Вместе с d-кварками u-кварки образуют нуклоны (протоны и нейтроны), которые являются основными составляющими атомного ядра. Протон состоит из двух u-кварков и одного d-кварка, а нейтрон — из одного u-кварка и двух d-кварков.
d-Кварк (англ. “down” - нижний)
принадлежит к первому поколению фундаментальных фермионов, имеет заряд −1/3.
s-Кварк (англ. “strange” - странный)
принадлежит ко второму поколению, имеет электрический заряд −1/3. Он — самый лёгкий среди кварков, его масса лежит в диапазоне 95 ± 25 МэВ (мегаэлектронвольт). Первая странная частица (элементарная частица, содержащая странный кварк) — каон — была открыта ещё в 1947 г., но сам s-кварк не был известен, пока Гелл-Манн и Цвейг не разработали кварковую модель в 1964 г.
II поколение кварков.
с-Кварк (англ. “charm” - очарованный)
В конце 1974 г. одновременно в двух лабораториях была открыта новая частица, свойства которой оказались таковы, что их не удалось объяснить в рамках трехкварковой модели. Для интерпретации этих свойств потребовалось ввести четвертый кварк – с-кварк, названный очарованным.
С-кварк имеет заряд +2/3 и массу 1,25 ГэВ (гигаэлектронвольт) - немногим больше, чем масса протона. Он был предсказан в 1970 г. Шелдоном Глэшоу и впервые зарегистрирован в 1974 г.
III поколение кварков.
b-Кварк (англ. “beauty” – прелестный; “bottom” - нижний) Кварк с зарядом −1/3, принадлежащий к третьему поколению. Имеет массу 4,2−4,7 ГэВ, почти в 5 раз тяжелее нуклона. Время жизни b-кварка составляет около 10−12 с. Был открыт в 1977 г. в американской лаборатории Фермилаб.
t-Кварк (англ. “trueth” – правдивый; “top” - верхний)
Кварк с зарядом +2/3, принадлежащий к третьему поколению. Имея массу 170,9 ГэВ, он является наиболее массивной среди всех частиц Стандартной Модели; его масса близка к массе ядра золота. Время жизни t-кварка составляет 10−25 с, в 20 раз меньше временной шкалы сильного взаимодействия. Был открыт в 1995 г. в американской лаборатории Фермилаб.
Систематика кварков.
Перейти на страницу: 1