5. Кварковая модель адронов

Адроны составные частицы – согласно гипотезе Д.Цвейга и М .Гелл-Манна (1964) «состоят» из кварков.

Кварки – фундаментальные частицы, из которых состоят все адроны.

Кварки обладают спином Ј = 1/2 (являются фермионами) и дробными электрическим ϥ = (+ 2/3, - 1/3, - 1/3)е и барионным зарядами.

Размеры r 10^-18 м.

Для каждой разновидности кварков существуют антикварки.

Барионы состоят из трех кварков, мезоны из пары – кварка + антикварка.

Кварки разделяются на группы в зависимости от их внутреннего состояния, как говорят, от степени внутренней свободы. Известны две степени внутренней свободы кварков – цвет и аромат.

Известно 6 ароматов кварков: t, b, c, s, d,u. Адроны построены из u и d – кварков.

Различают 3 цвета кварков: синий, красный, жёлтый. Сочетание «цветов» кварков в адронах таково, что средний цвет адронов нулевой (белый).

Т.о., известно 72 варианта кварков: число комбинаций из 2-х спинов, 2-х зарядов, 6-ти ароматов, 3-х цветов.

Примеры:

1). π⁺ - мезон состоит из u – кварка и – антикварка; π^- -мезон состоит из – антикварка и d – кварка.

2). Нейтрон ₀ ¹n состоит из d – жёлтого, d – синего, u – красного кварков.

3).Протон ₁¹P состоит из d – жёлтого, u – синего, u – красного кварков.

Переносчиками взаимодействия между кварками являются безмассовые частицы – глюоны, являющиеся бозонами.

Кварки в свободном состоянии не существуют, участвуют во всех типах взаимодействий.

6. Античастицы

У каждой элементарной частицы согласно принципу зарядового сопряжения имеется античастица.

Античастица обозначается тем же символом что и частица, с добавлением знака « » «тильды» над ним.

Пример: протон - ₁ ¹P, антипротон - .

Массы, время жизни и спин частицы и античастицы одинаковы. Остальные характеристики, в т.ч. электрический заряд и магнитный момент, равны по модулю, но противоположны по знаку.

Первой античастицей был открыт позитрон (е⁺) – античастица электрона (е^-).

Примеры: протон и антипротон - Р и ; нейтрон и антинейтрон – n и ; нейтрино и антинейтрино - ₀ ⁰υ_е и ₀ ⁰ῦ_e.

Первая пара в примере различаются знаком электрического заряда; нейтрон и антинейтрон – знаками магнитного момента, но главное знаками барионного заряда В и и проекции изоспина Т_з. Нейтрино и антинейтрино отличаются знаками спиральности – проекции их спина на направление движения.

Некоторые частицы (⁰₀ - фотоны, π⁰ – мезоны и др.), называемые истинно нейтральными, тождественны своим античастицам.

Встречаясь друг с другом, медленные электрон и позитрон аннигилтруют,порждая два (реже три) фотона:

е^- + е⁺ → 2⁰₀

Понятия «частица» и «античастица» являются относительными, а не абсолютными. Основные уравнения теории не изменяются при замене частицы и античастицы и обратно.

Однако, в больших количествах антивещества во Вселенной не обнаружено. Причина зарядовой асимметрии реальной Вселенной до конца пока не выяснена.

1 Томсон Д. (1856 – 1940) – англ. физик.

2 Дирак П. (1902 – 1984) – англ. физик – теоретик.