3.3. Глюон

Кварктық модел қабылданғаннан кейін кварктардың тағы бір қасиеті – оның түсі болады деген болжам жасалды. Бес (немесе алты) кварктардың арасындағы айырмашылықты иіс деп атайды. Қазіргі көзқарас бойынша, әрбір кварктың иісінің үш: қызыл, жасыл және көк түстері болады. (Түсін де, иісін де және басқа қасиеттерін де физиологиялық тұрғыдан қабылдаудың қажеті жоқ, жаңалық ашқан ғалымдардың үлкен қуаныш үстіндегі қалжыңдары ғой деп түсіну керек). Осыған сәйкес антикварктардың түстері антитүстер болып шығады: антиқызыл, антижасыл және антикөк. Бариондар үш кварктан тұрады – әрбір түстен бір-бірден; мезондар қайсы-бір түстің кваркі мен антикваркі – түс пен антитүстен тұрады, сондықтан мұндай түстер араласқан кезде бәрі ағарып, бариондар да, мезондар да “аппақ” немесе “түссіз” болып шығады.

Басында кварктардың түсі электрон немесе нуклондар тәрізді спиндері 1/2 (немесе 3/2, 5/2 және т. б. тәрізді жартылай бүтін спинді) болатын бөлшектер үшін Паули принципін қанағаттандыру үшін енгізілген болатын. Кварктардың спиндері 1/2 болатындықтан, олар Паули принципіне бағынуы тиіс. Бірақ, болатын үш барионның кванттық сандары бірдей және кем дегенде олардың екеуінің спиндері бірдей бағытталған болар еді. Бұл – Паули принципін бұзады. Ал, кварктардың әрбіреуінің өзіне ғана тән кванттық саны болса, онда әр кварк бір-бірінен өзгеше болып, Паули принципі орындалады. Басында кварктардың түсін енгізу арқылы кварктардың саны үш есе арттырылса да (бұл басында амалсыздықтан туған еді), осының арқасында тәжірибенің дегені мен теорияның болжамдарының арасындағы үйлесімділік күрт жақсарды, мәселен, -мезонның өмір сүру уақытын дұрыс айтып беруге мүмкіндік берді. Осымен қатар, түс туралы түсінік теорияның жұлынына айналды, себебі кварктардың арасындағы пәрменді әрекеттесуді түстік әрекеттесу деп атап, әрбір кванттың электр заряды тәрізді түстік заряды болады деп алды, міне, сондықтан, кварктардың арасындағы әрекеттесу түстік әрекеттесу деп те аталады. Пәрменді әрекеттесудің жаңа теориясы кванттық хромодинамика (КХД) деп аталады (грекше “хромос” – түс). Бұл теория бойынша, адрондардың өзара әрекеттесуі оларды түзетін кварктардың өзара әрекеттесуіне келіп тіреледі дейді. Электрмагниттік әрекеттесулердегі фотондар тәрізді пәрменді (түстік) әрекеттесулердің тасымалдаушыларын глюондар деп атады (ағылшынның “ ” – желім деген сөзінен). Осы теорияға сәйкес массалары нөл болатын барлығы сегіз глюондар болады, олардың алтауының түстік заряды бар. Сөйтіп, глюондар мезондардың орнын басты.

Глюон – желім деген мағынаны білдіреді. Оның негізгі қасиеті екі бөлшекті желімдейді. Глюон – түсті заряд. Үш түрлі түс бар. Түс – кванттық сан. Ол түстің үш антитүсі бар. Ол біз білетін фотоннан қасиеті өзгеше. Мысалы, электр заряды – екеу, оң және теріс, ал, түсі – үшеу. Табиғатта екі фотон бір-бірімен әсерлеспейді. Ал, глюонда екеуі әсерлеседі. Бір нүктеде – үш немесе төрт глюон әсерлесуі мүмкін. Екі глюон әсерлескенде – түссіз заряд шығады. Ал, глюон жеке тұрғанда ол – түсті объект. Түссіз объектіні – глюбол деп атайды. Бұларды табиғатта бар деп есептейді. Негізгі мәселе: кваркты фермион деп алған болатын. 1970 жылы бұл кварк немесе электр заряды бар бөлшекті іздеуге кірісті. Тәжрибеден ол табылмады. Оны астрофизикадан, жердегі үлкен сүзгіштерден және биологиядан іздеді. Сондықтан бұлар тәжірибеден анықталмайтын бөлшектер деген тұжырымға келді. Кварктар үшінші байланыс күйінде болды, яғни жеке дара тұрмайды. Жеке тұрғанда оны заряды бар бөлшек деп көреміз. Үнемі байланыста болғандықтан, заряды қосылып бүтін болады. Сондықтан біз оны тәжірибеден жеке дара көре алмаймыз. Енді мынадай мәселе туындады: Ол кваркты жеке дара шығармайтын күш бар деген сөз. Оны конфайнмент мәселесі дейді.

Кварктердің немесе түсті зарядтың басқа элементар бөлшектер сияқты тәжірибеде көре алмауды түсіндіру үшін, адронның ішінде ұстап тұратын потенциалы өсу потенциал болуы қажет. Ондай потенциалды Корнелл потенциалы дейді, оның спектрін және толқын функциясын қалай есептеумен біз танысқанбыз.

Бақылау сұрақтары:

1. Паули принципі қалай орындалады?

2. Түсті заряд және олардың әрекеттесуі?

3. Глюон және оның қасиеті.

4. Түсті зарядтың тәжірибеде дәлелденуі.

5. Глюон – глюондық әсерлесу.