Взаимодействие кварков
Кварки участвуют в электромагнитных взаимодействиях, излучая или поглощая γ-квант, при этом не изменяется ни цвет, ни тип (аромат) кварков:
q |
q |
Вершина электромагнитного взаимодействия кварков
γ
Кварки участвуют в слабых взаимодействиях излучая или поглощая W± бозоны, при этом изменяется тип (аромат) кварка, цвет кварка остаётся без изменения
q q′
|
Вершина слабого взаимодействия |
W ± |
кварков |
Кварки участвуют в сильных взаимодействиях излучая или поглощая глюон, при этом изменяется цвет кварка, но его тип (аромат) остаётся неизменным
q q
g
Вершина сильного взаимодействия кварков
Адроны – системы связанных кварков
Адроны
Барионы |
|
Мезоны |
|
Антибарионы |
|
qqq, |
|
qq , |
|
q , |
|
B =+1 |
|
B =0 |
|
B =−1 |
|
|
|
|
|
|
|
Кварки объединяются в частицы, называемые адронами. Термин происходит от греческого «хадрос» – сильный и отражает свойство адронов участвовать в сильных взаимодействиях. Адроны − связанные системы кварков и антикварков. Адроны бывают трёх типов.
Барионы (барионный заряд В = +1) состоят из трёх кварков (qqq) и являются фермионами (J = 1/2, 3/2, …).
Мезоны (В = 0) состоят из кварка и антикварка ( qq ) и являются бозонами (J = 0, 1, 2, …).
Антибарионы (В = −1) состоят из трех антикварков
( qqq ).
Моделькварков
•Квантовые числа кварков, образующих адрон, определяют квантовые числа адронов. Адроны имеют определенные значения электрического заряда Q, спина J, чётности P, изоспина I. Квантовые числа s (странность), c (очарование или шарм), b (bottom) и t (top) разделяют адроны на обычные нестранные частицы (р, n, π, …),
странные частицы (K, Λ, Σ, …), очарованные (D, Λс , Σс , …) и боттом-частицы (B, ΛB, ΞB).
•t-кварк имеет время жизни ≈ 10−25 с, поэтому он не
успевает образовать адрон.
•Наряду с квантовыми числами s, c, b, t используют гиперзаряд Y = В + s + c + b + t.
•Всё многообразие адронов возникает в результате различных сочетаний u-, d-, s-, c-, b-кварков, образующих связанные состояния.
•барионы (фермионы с барионным числом B = 1) строятся из трех кварков;
•мезоны (бозоны с барионным числом B = 0) строятся из кварка и антикварка;
•квантовое число — цвет кварка — имеет три значения: красный, зеленый, синий;
•все известные адроны — бесцветны.
Барионное
число
Барионноечисло B
p → e+ +γ
Закон сохранения числа барионов:
Во всех процессах, происходящих в природе, разность числа барионов и антибарионов сохраняется
Барионное число является аддитивным квантовым числом. Барионные числа адронов – следствие их кварковой структуры. Кваркам приписывают барионное число В = +1/3, а антикваркам В = −1/3.
Адроны, состоящие из трех кварков, имеют барионное число В = +1.
Адроны, состоящие из трех антикварков (антибарионы), имеют барионное число B =−1.
Адроны, состоящие из кварка и антикварка (мезоны), имеют барионное число B = 0.
Пример
Проверить выполнение закона сохранения барионного числа B в следующих реакциях и распадах
p +p →p +p +p +p
B |
+1 +1 = +1 +1 +1 -1 |
Λ →p + π-
B |
+1 = +1 + 0 |
Λ → π+ + π-
B |
+1 ≠ |
0 + 0 |
Закон сохранения барионного |
||
числа |
не выполняется. |
|
|
K+ → π0 + π+ |
|
B |
0 = |
0 + 0 |