2.2 Взаємодія між кварками

Хвильові функції систем кварків, що утворюють баріони, повинні бути антисиметричними, тому що кварки мають спін 1/2. Тим часом зустрічаються баріони з однаковими орієнтаціями спінів: Δ⁺⁺ (u u u ), Ω^-(s s s ), які симетричні щодо перестановки кварків, якщо тільки останні не мають які-небудь додаткові характеристики. Такі характеристики й довелося ввести. Вони називаються кольором. Кожний тип (аромат) кварка характеризується трьома кольорами. Їм умовно привласнили назви: червоний R , зелений G і блакитний B. Антикваркам привласнили антикольора R,G,B. Кожний антиколір є додатковим до свого кольору, так що комбінації RR, GG, BB вважаються безкольоровими (білими). Точно такою ж безкольорною буде й комбінація RR + GG + ВВ.

По сучасним уявленням сильна взаємодія здійснюються шляхом обміну між кварками безмасовими частинками зі спіном 1 і нульовою масою спокою. Ці частинки називаються глюонами. Передбачається існування восьми глюонів, що володіють характеристикою «колір». Обмін глюонами між кварками міняє їхній колір, але залишає незмінними всі інші квантові числа (електричний заряд, дивність, зачарування, красу), таким чином зберігає аромат кварка. Кожний глюон містить колір і антиколір. Із трьох кольорів і антикольорів можна скласти всього дев'ять комбінацій:

RR, RG, RB,

GR, GG, GB,

BR, BG, BB.

Кожної з таких комбінацій відповідає глюон. Колір, подібно електричному заряду, зберігається. Тому шість недіагональних явно пофарбованих комбінацій не можуть перемішуватися між собою. Три діагональні комбінації безкольорні, і перемішування їх між собою не міняє колір. Кожна з діагональних комбінацій може бути отримано шляхом лінійної суперпозиції двох інших комбінацій. Існує, отже, усього вісім відповідних їм глюонів.

Представимо схематично взаємодію між кварками шляхом обміну глюонами. Будемо зображувати червоний, зелений і блакитний кварки будь-якого аромату символами q_R, q_G, q_b (q = u,d,s,c,b,t). Тоді взаємодія між червоним і зеленим кварками запишеться так:

q_R→q_G + q_RG, q_G + q_RG → q_R

Перша рівність означає, що червоний кварк випустив червоно-зелений глюон і перетворився в зелений кварк q_G. Друге означає, що зелений кварк, поглинувши червоно-зелений глюон, перетворився в червоний кварк.

Викладене має досить формальний характер, а головне в загальній фізиці не має яких-небудь конкретних застосувань. Відповідні питання ставляться до спеціальної теоретичної дисципліни — квантової хромодинами (КХД).

На закінчення помітимо, що до теперішнього часу Вайнберг (р. 1915), Салам (р. 1926) і Глешоу (р. 1932) створили теорію, у якій електромагнітні й слабкі взаємодії об'єднані в єдине електрослабку взаємодію. На відстанях від силового центру, менших радіуса дії слабких сил (10^-16 см), відмінність між електромагнітними й слабкими взаємодіями зникає. На більших відстанях, однак, зберігається відмінність між ними, так що стара теорія залишається в силі.

Т аблиця елементарних частинок

Розділ ііі. Кваркова структура адронів