Показать сообщение отдельно
Старый 20.10.2009, 21:55   #18
Одара
Член Общины
 
Аватар для Одара
 
Регистрация: 18.08.2009
Адрес: г. Самара
Сообщений: 1,178
По умолчанию Re: НЕБОЛЬШАЯ РАЗМИНКА

Кайвасату заинтересовал меня тем, что такое кварки, и я решила узнать действительно ли они имеют сходство со Знаменем Мира?
"Все свойства частиц, которые удаётся установить в порой очень сложных экспериментах, так или иначе связаны с их взаимодействием. Например, массу и заряд частицы можно определить по её взаимодействию с гравитационными и электромагнитными полями.
Если взглянуть на развитие наших знаний о различных типах взаимодействий с исторической точки зрения, то мы увидим, что до важных открытий в области ядерной физики учёные очень хорошо объясняли известные им явления на основе всего лишь двух видов сил, или, как говорят физики, взаимодействий — гравитационного и электромагнитного. Астрономия полностью основывалась на гравитационных силах, а для объяснения микроскопических свойств атомов, молекул и твёрдых тел достаточно было электромагнитных. Положение радикально изменилось, когда выяснилось, что в природе существуют ещё два типа взаимодействий: слабые силы, ответственные за распад нейтронов, и сильные, необходимые для объяснения связи протонов и нейтронов в ядрах атомов. Оказалось, что сильные взаимодействия примерно в сто раз сильнее электромагнитных. Слабое — значительно слабее электромагнитного, но намного превосходит гравитационное. Кроме того, было установлено, что эти силы проявляются лишь на очень малых расстояниях — меньших, чем размер ядра атома.
Элементарные частицы разделили на группы (в зависимости от того, как они взаимодействуют между собой). Одну группу составляют лёгкие частицы, или, как их принято называть, — лептоны( электрон, мюон,два типа нейтрино). Для них возможны только слабые и электромагнитные взаимодействия.

лептоны
Малонаселённому миру лептонов противостоит семейство из нескольких сотен частиц, для которых основным является сильное взаимодействие. Такие частицы были названы адронамитяжёлыми частицами(протоны и нейтроны), потому что именно сильное взаимодействие ответственно за удержание их в ядрах атомов.
адрон
в нейтронах заключены кварки
Таким образом обнаружилось, что важнейшие свойства элементарных частиц в значительной мере определяются тем, как они взаимодействуют. Это, в конце концов, не так и удивительно для микромира — области, где частицы могут превращаться друг в друга, а время их жизни часто равно 10 в -23 степени с. Понятно, что задача исследования таких “беспокойных” объектов чрезвычайно сложна. Благодаря развитию ускорительной техники удалось установить, что большинство элементарных частиц вовсе не элементарны! Точнее сказать, только лептоны дают все указания на то, что они являются элементарными частицами. Электрон, например, ведёт себя как точечный заряд. Даже при разгоне его до огромных энергий никакой внутренней структуры обнаружить не удаётся.
Ситуация с адронами оказалась куда более загадочной. Исследуя процесс столкновения электронов очень высокой энергии с протонами, учёные заподозрили, что внутри протона как будто бы находятся какие-то точечные объекты. Всё это очень напоминало времена Резерфорда, когда считалось, что атом — положительно заряженное облако с плавающими внутри его отрицательно заряженными электронами. Изучая рассеяние w-частиц, Резерфорд обнаружил внутри атома резко ограниченный центр — ядро. Но если по аналогии с атомом предположить, что протоны, а также и все остальные адроны — какие-то составные объекты, то возникает естественный вопрос: а как же они устроены? Как это ни удивительно, но ключом, позволившим учёным разобраться в сложной внутренней структуре адронов, оказалась их многочисленность...
Эти частицы американский физик М.Гелл-Манн назвал "кварками". Вначале кварки были трёх сортов, или, как теперь говорят, "ароматов", u-кварк - "верхний", d-кварк - "нижний" и s-кварк - "странный". Недавно к ним присоединился ещё один - "очарованный", c-кварк. Кроме ароматов, кварки имеют ещё три "цвета". Из этих частиц, пользуясь простыми правилами, удаётся построить почти все известные элементарные частицы. Подобно тому как все элементы таблицы Менделеева можно разделить на большие группы похожих между собой по своему химическому поведению элементов, все адроны также удалось разбить на большие группы, так называемые супермультиплеты. Группировка адронов в супермультиплеты включала восемь параметров, или, как их принято называть, квантовых чисел. Эта классификация получила название восьмеричного пути.
В каждом супермультиплете частицы имели одинаковое значение вектора спинового углового момента или просто спина. Ведь согласно правилам квантовой механики частица или система частиц может находиться лишь в некоторых вращательных состояниях, поэтому её угловой момент может принимать только вполне определённые значения. Кроме того, частицы различаются также по электрическому заряду и странности. Странностью согласно причудливой терминологии, принятой в этой области физики, было названо квантовое число, введённое для описания некоторых адронов, обнаруженных в 1950 году. Эти частицы отличались от своих собратьев необычайно большим временем жизни — от 10 в -1О(степени) до 10 в -7 (степени) с /обычно же адроны распадаются примерно за 10 в —23 (степени) с/.
Восьмеричный путь позволил не только упорядочить известные в начале 60-х годов частицы, но и предсказать существование новой — отрицательно заряженной w-частицы, которая действительно была открыта в 1964 году. Красота и упорядоченность такого построения вызывала заслуженное восхищение, однако в целом картина выглядела довольно загадочной. Ведь должны же были существовать внутренние причины такого упорядочения? Тогда и возникло предположение о существовании более мелких “кирпичиков”, скрепляющих всё строение.
В 1963 году два американских физика — Мюррэй Гелл-Манн и Джордж Цвейг независимо друг от друга предложили гипотезу, согласно которой все адроны должны состоять из более простых частиц — кварков. Барионы — из трёх кварков, а мезоны — из двух — кварка и антикварка. Несмотря на обилие адронов, оказалось, что для построения всех частиц этого класса достаточно иметь только три типа, или, как теперь говорят, три аромата кварков: u — кварк (up) “верхний”, d — кварк (down) “нижний” и s — кварк (sideways) “боковой”, или, как чаще говорят, strange — “странный”.
Частицы, взаимодействующие между собой посредством "сильных" сил и имеющие полуцелый спин, называются барионами. Все барионы построены из трёх кварков разного цвета. Свойства барионов: заряд, странность, спин и другие - складываются из свойств составляющих их кварков.
Сильно взаимодействующие частицы с целочисленным спином - мезоны. Мезон строится из кварка и антикварка одного цвета. (Антикварки обозначаются теми же символами, что и кварки, но с чёрточкой наверху.) Считается, что мезоны как бы непрерывно меняют свои цвета так, что в целом остаются бесцветными.
S-кварк необходим только для построения странных частиц, и действительно, это предусмотрено в точном определении странности: странная частица — это та, которая содержит, по крайней мере, один s-кварк или один s-антикварк. Поскольку массы странных частиц несколько больше масс частиц без странности, масса s-кварка должна быть больше, чем массы двух других кварков.
Кварковые правила дают исключительно простое и наглядное объяснение строения адронов. Однако сами правила построения адронов представляются довольно загадочными. Почему можно объединять три кварка, но нельзя два или четыре? Почему нельзя выделить один изолированный кварк? Первое, что приходит на ум при поиске ответов на эти вопросы, — это то, что у кварковой теории есть некоторые дефекты.

Конечно, кварки можно рассматривать просто как какие-то математические объекты, выражающие внутреннюю симметрию элементарных частиц. Но физики пользуются динамическими кварковыми моделями, считая кварки реально существующими и взаимодействующими между собой. К примеру, представление о протоне или каком-нибудь другом барионе как о частице, состоящей ровно из трёх кварков, строго говоря, носит статический характер. В действительности же картина оказывается значительно сложнее: под действием гигантских сил, связывающих кварки, из вакуума должны непрерывно рождаться, а затем опять взаимно уничтожаться пары, состоящие из кварков и антикварков. Вся система как бы находится в постоянном “кипении” — в состоянии динамического равновесия. Путь к решению проблемы, связанной с нарушением принципа Паули, был подсказан О.Гринбергом из Мэрилендского университета: если кварки не могут быть одинаковыми, то нужно сделать их разными... Пусть кварки одного аромата различаются ещё по какому-нибудь параметру, например, по “цвету”. Конечно, этот термин не имеет ничего общего с обычным смыслом этого слова, но он тем не менее позволяет провести интересную аналогию. Так же как три цвета, например, в цветном телевизоре, смешиваясь, могут дать белый цвет, так и кварковые цвета должны быть перемешаны таким образом, чтобы составленная из них частица не имела определённого цвета — была бесцветной. Для этого оказалось достаточным предположить, что каждый аромат может появляться в трёх цветах, например, красном, синем и зелёном. Каждый барион состоит из трёх кварков различного цвета, а мезон — из кварка и антикварка одного цвета. Но они постоянно меняют свой цвет, так что ни один мезон не является цветной частицей. Грубо говоря, это похоже на быстро вращающийся трёхцветный диск, который кажется просто серым. Таким образом, хотя цветные кварки и могут существовать, цветную частицу увидеть не удастся.
Для того чтобы выбить электрон из атома, требуется несколько электрон-вольт; для расщепления атомного ядра нужно уже несколько миллионов электрон-вольт, а для того чтобы отделить кварк от протона хотя бы на сантиметр, понадобилось бы приложить фантастическую энергию — примерно 1013 миллиардов электрон-вольт! Задолго до того, как такой энергетический уровень будет достигнут, начнут действовать другие процессы. Из энергии, вкладываемой для отделения кварка, материализуются кварк и антикварк (частицы и античастицы могут рождаться только парами). Новый кварк займёт место кварка, удаляемого из протона, и восстановит эту частицу. В свою очередь, антикварк “прилипнет” к удаляемому кварку и образует мезон. Вместо изоляции отдельного кварка мы будем наблюдать лишь рождение мезона. Таким образом, получается, что мы никогда не сможем увидеть отдельный кварк, какую бы энергию ни использовали."
Воистину, Природа не терпит пустоты, устраняет поломки, встраивает кирпичики.
струнные модели адронов
кварки
__________________
Satyat Nasti paro dharmah
Нет религии выше Истины
Тайная Доктрина, т.1, стр.П
Одара вне форума   Ответить с цитированием