Надо Знать

добавить знаний



Кварк



План:


Введение

Кварки (от англ. quark - Квак, кряк) - фундаментальные частицы, из которых по современным представлениям состоят адроны, в частности протоны и нейтроны. На сегодня известно 6 сортов (их принято называть "Ароматами") кварков: d, u, s, c, b и t.

Кварки имеют спин 1/2ħ где ħ - возведена постоянная Планка, и дробный электрический заряд. Каждый кварк имеет также один из трех цветов (еще одно квантовое число, подобно спина или аромата). Каждому из шести кварков соответствует своя античастица - антикварк.


1. Свойства кварков

В отличие от других элементарных частиц, кварки имеют не целый, а дробный электрический заряд кратный 1/3 элементарного заряда.

Всем кваркам, кроме d и u, приписывается определенное ароматов квантовое число (ароматов заряд): странность, обаяние, красоту и правдивость. По абсолютной величине этот заряд принимается равным 1, а знак принято выбирать таким, как знак электрического заряда кварка.

Изоспин кварков равен 1/2, а следовательно его проекция, в зависимости от аромата кварка, может принимать два значения: -1 / 2 и +1 / 2.

Кварки можно сгруппировать в три поколения. Для каждого поколения принадлежат два кварки, которые имеют противоположные по знаку проекции изоспину, один из них имеет заряд -1 / 3, а второй +2 / 3.

Кваркам приписывается также барионный заряд величиной 1/3, антикварка, соответственно, -1 / 3. Таким образом, барионы, состоящие из трех кварков, имеют барионный заряд 1, их античастицы, состоящие из трех антикварков, -1, а мезоны, состоящие из кварка и антикварка, должны барионный заряд 0.

По массой различают легкие: d, u, s и тяжелые: c, b и t кварки.

Обозначение и название электрическую заряд Аромату квантовые числа про-екция изо-спина баре-онный заряд масса
см-ность чар-ность красота прав-дивисть
Первое поколение
d нижний (down) -1 / 3 0 0 0 0 -1 / 2 1/3 ~ 5 МэВ
u верхний (up) +2 / 3 0 0 0 0 1/2 1/3 ~ 3 МэВ
Второе поколение
s странный (strange) -1 / 3 - 1 0 0 0 -1 / 2 1/3 120 МэВ
c обаятельный (charm) +2 / 3 0 1 0 0 1/2 1/3 1.8 ГэВ
Третье поколение
b красивый (beauty, bottom) -1 / 3 0 0 -1 0 -1 / 2 1/3 4.5 ГэВ
t истинный (true, top) +2 / 3 0 0 0 1 1/2 1/3 175 ГэВ


Каждому кварков соответствует антикварк, имеющий противоположный по знаку электрический заряд, ароматов число, проекцию изоспину и барионный заряд -1 / 3).


2. Взаимодействие кварков

Кварки участвуют в каждом из четырех типов фундаментальных взаимодействий.

Протоны и нейтроны, которые дают самая крупная вклад в массу видимой материи Вселенной, состоят из кварков. Итак, явление гравитационного взаимодействия между звездами, планетами и другими астрономическими объектами это в значительной степени проявление участия кварков в гравитационном взаимодействии.

Участие кварков в электромагнитном взаимодействии проявляется в глубоко неупругом рассеянии электронов или мюонов на адроны, в преобразованиях ( аннигиляции) электрон - позитронной пары в адроны т.п., а также в свойствах адронов: наличия у них электрических зарядов и магнитных моментов. Электромагнитное взаимодействие не меняет квантовых чисел : аромат, цвет, проекция изоспину т.д. остаются неизменными.

Благодаря слабом взаимодействии происходит превращение кварков с изменением их ароматов, однако цвет кварка при этом не меняется. Проекция изоспину результате слабого взаимодействия может менять знак, но не может оставаться и неизменной. Изменение ароматов кварков проявляет себя, в частности, в слабых распадах адронов, например в распаде свободного нейтрона на электрон и антинейтрино. Со слабыми взаимодействиями кварков связано также глубоко неупругое рассеяние нейтрино на адроны.

Сильное взаимодействие удерживает кварки внутри адронов. Кварки взаимодействуют между собой путем обмена глюонами. При этом происходит изменение цвета кварка, однако его другие квантовые числа, а именно аромат и проекция изоспину, остаются неизменными. Свойства сильного взаимодействия не позволяют кварков вылететь за пределы адроны. Это явление получило название конфайнмента. Оно влечет отсутствие в природе свободных кварков.


3. Кварки как составные адронов - валентные кварки

Гипотеза о существовании кварков возникла в начале шестидесятых годов двадцатого века, когда делались попытки построить схему классификации известных в то время адронов. Удачная схема классификации была предложена в 1961 году Мюрреем Гелл-Манном и, независимо от него, Казухико Нишиджимою. Она позволила не только классифицировать известные в то время адроны, но и позволила предсказать существование и описать свойства тогда еще неизвестной Ω - частицы.

Позже Мюррей Гелл-Манн и Джордж Цвейг пришли к выводу, что все многообразие известных в то время адронов можно объяснить, постулируя существование только трех частиц, которые были названы кварками. В современных обозначениях это - u -, d - и s-кварки. Адроны интерпретировались как связанные состояния этих частиц и их античастиц:


См.. также

Источники

  • Индурайн Ф. Квантовая хромодинамики. Введение в теорию кварковых и глюонов. - М. : Мир, 1986. - 288 с.
  • Трейман С. Этот Странный квантовый мир. - Ижевск: РХД, 2002. - 224 с.

код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам