Кварки 11 класс

«Природа, как нам сейчас кажется и что мы пока понимаем, построена по принципу русской матрешки.» (Д. Казаков)

Кварки!?

Кварки - дробнозаряженные частицы, входящие в состав адронов. В свободном состоянии не наблюдались (для объяснения отсутствия таких наблюдений предложен механизм конфайнмента). Как и лептоны, делятся на 6 типов и считаются бесструктурными, однако, в отличие от лептонов, участвуют в сильном взаимодействии.

Загадочное слово «кварк»... Звучит непонятно и этим самым привлекает. Слово на самом деле появилось в романе Джеймса Джойса «Улисс», там даже было стихотворение, которое называлось «Три кварка для мистера Марка». Что эти кварки означали - было непонятно, но слово понравилось.

Стал их использовать и придумал эту схему американский физик Мюррей Гелл-Манн, он лауреат Нобелевской премии, очень известный человек. И был еще второй человек, звали его Цвейг. Он использовал другое слово - «тузы», он их называл тузами. Но «тузы» видимо, не прижились, «кварк» оказалось более красивым словом.

Джордж ЦВЕЙГ

Дата рождения: 20.05.1937 Возраст (81)

Место рождения: Москва, Россия

Ма́рри Гелл-Ма́н род. 15 сентября 1929, Нью-Йорк, США — американский физик, лауреат Нобелевской премии по физике за 1969 год «за открытия, связанные с классификацией элементарных частиц и их взаимодействий»

Джордж ЦВЕЙГ 1964 г. независимо от М. Гелл-Манна выдвинул гипотезу кварков, в 1969 г. предложил модель адронов, согласно которой последние являются сложными структурами, образованными из простейших составляющих – кварков: барионы состоят из трех кварков, мезоны – из кварка и антикварка. Ученый называл кварки «тузами» (от тузов в карточных играх, которые бывают четырех мастей), потому что он полагал, что существует всего четыре кварка.

Элементарные частицы состоят из кварков и подразделяются, в свою очередь, на: мезоны — адроны с целым спином, то есть являющиеся бозонами; барионы — адроны с полуцелым спином, то есть фермионы. К ним, в частности, относятся частицы, составляющие ядро атома, протон и нейтрон.

Протон как структура из двух u-кварков и одного d-кварка

Состав фундаментальная частица

Семья фермион

Поколение есть кварки всех 3 поколений

Участвует во взаимодействиях гравитационное, слабое, сильное,

электромагнитное

Античастица антикварк (q)

Теоретически обоснована М. Гелл-Манном и, независимо от него, Дж.

Цвейгом в 1964 году

Обнаружена SLAC (~1968)

Кол-во типов 6 (нижний, верхний, странный, очарованный,

прелестный, истинный)

Квантовые числа

Электрический заряд Кратен e/3[⇨]

Цветной заряд r, g, b

Барионное число 1/3

Спин ½ ħ

Кварк — фундаментальная частица в Стандартной модели, обладающая электрическим зарядом, кратным e/3, и не наблюдающаяся в свободном состоянии, но входящая в состав адронов (сильно взаимодействующих частиц, таких как протоны и нейтроны).

… «матрешка» идет дальше вглубь. Что протоны, нейтроны, ка-мезоны, ро-мезоны и так далее, — те частицы, которые наоткрывали, — состоят из еще более мелких составляющих, которые предложили назвать словом «кварк».

Как строятся частички из этих самых кварков? Очень просто. Например, протон: берем два u-кварка и один d-кварк; uud — это протон. Нейтрон: берем udd — это нейтрон. Можно взять uuu, можно взять ddd, можно взять uus, можно uds — в общем, перечисляются все возможные комбинации.

В силу неизвестных пока причин, кварки естественным образом группируются в три так называемые  поколения  (они так и представлены в таблице). Кварки имеют дробный  электрический заряд , а в каждом поколении один кварк обладает зарядом + 2/3 , а другой - 1/3 . 

Символ

Название

рус.

Первое поколение

англ.

d

Заряд

Масса

u

down

Второе поколение

− 1 / 3

up

s

4,8 ± 0,5 ± 0.3  МэВ / c ²

+ 2 / 3

c

2,3 ± 0,7 ± 0.5 МэВ/c²

Третье поколение

strange

Charm  ( charmed )

− 1 / 3

b

95±5 МэВ/c²

+ 2 / 3

t

1275 ± 25  МэВ /c²

beauty  ( bottom )

− 1 / 3

truth  ( top )

4180 ± 30 МэВ/c²

+ 2 / 3

174 340 ± 650 МэВ/c²