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クォーク - 粒子のことはありますか？それはクォークで構成されてかを調べます。何クォークよりも小さい粒子？

唯一の一年前、ピーター・ヒッグスとフランスア・イングラー素粒子の研究に捧げた彼の仕事のためにノーベル賞を受賞しました。これはばかげて見えるかもしれませんが、彼の発見の科学者たちは、半世紀前に作られましたが、この日に、彼らは少し大したかかわら与えることはありませんでした。

1964年には、さらに2つの才能の物理学者はまた、彼の画期的な理論を行いました。最初に、彼女はまた、ほとんど注目を集めていません。それがいずれかの強力な原子間の相互作用のために不可欠であるハドロンの構造を説明したので、それは、奇妙です。これは、クォークの理論でした。

それは何ですか？

ちなみに、クォークは何ですか？これは、ハドロンの最も重要な構成成分の一つです。重要！この粒子は、実際にはフェルミオンであること、「半分」のスピンを持っています。色によってクォーク電荷は、プロトンの電荷の第三又は三分の二に等しくてもよい（下記参照）。 6（クォークの発生）があるその色用として。彼らは、パウリの原則に違反しないようにするために必要です。

基本的な情報

これらの粒子の一部としてハドロン閉じ込めの値を超えない距離にあります。理由は簡単です：彼らは、ベクトルゲージ場を交換、つまり、グルーオン。なぜそれがとても重要なクォークのですか？グルーオンプラズマ（飽和クォーク） - すぐにビッグバンの後のすべての宇宙の物質の状態。したがって、クォークとグルーオンの存在 - 彼は確かだった直接確認。

彼らはまた、独自の色を持っているが、運動のためには、自分の仮想コピーを作成します。したがって、それらの間のクォークの力の間の距離が大幅に増加した場合。一つは、相互作用の最小距離が実質的に（漸近的自由を）消えて、想像できるように。

したがって、任意の強い相互作用クォーク間グルーオンの遷移に起因ハドロンです。我々はハドロンの間の相互作用の話なら、彼らはパイ中間子共鳴の転送を説明します。簡単に言えば、すべて間接的に再びグルーオンのやり取りに減少。

どのようにクォーク核子の一部？

各中性子はdクォークのペアとtazhe単一のUクォークから成ります。各プロトン反し、 - U-クォーク単一のD-クォークのペアの。話すちなみに、文字は量子数に応じて配置されています。

私たちに説明してみましょう。例えば、ベータ崩壊は、別の核子組成物中のクォークの同じタイプの一つの非常に変換を説明します。 D = U +（この中性子減衰）W：良い、このプロセスは次のように書くことができる式のように理解すべきです。従って、陽子は、わずかに異なる式が書かれている：Uは、D + Wを=。

ところで、それは後者の方法は、主要な星団のニュートリノと陽電子の安定した流れによって説明されます。だから我々は、すでに述べたように、クォークグルーオンプラズマである宇宙少し重要な粒子のスケールは、ビッグバンを確認し、これらの粒子の研究は、科学者は、より良い私たちが住んでいる世界の本質を理解することができます。

クォーク未満では？

ところで、何それはクォークで構成されて？彼らは、一部と小包preonsです。でも、今日は彼らがそれほどないことが知られているように、これらの粒子は、非常に小さく、十分に理解されています。ここでは小さいクォークです。

彼らはどこから来ましたの？

弦理論とビルソン・トンプソンの理論：今日、最も一般的な形式は、二つの仮説をpreons。でインクルード最初の場合、インクルード発生の粒子データについて説明した文字列の振動。ザ・第二の仮説示唆し、その外観を発生させたバイザ励起状態の空間と時間。

なお、第2のケースでは、スピンネットワークの曲線に沿って平行移動の行列を使用して、現象を記述することが可能であることは興味深いです。このマトリックス自体の特性とはpreonsのものを決定します。それの何も構成されてのクォーク。

ハドロンの組成物における「量子」のようなもの - 総括、我々はクォークと言うことができます。感動？そして今、我々はクォーク開いていた行う方法についてお話します。これは、とりわけ、完全に上記のいくつかの詳細を明らかにし、非常にエキサイティングな物語です。

奇妙な粒子

すぐに第二次世界大戦の終了後に、科学者たちは積極的にこれまで（ビュー用）だけの原始的に思えていた素粒子の世界を探検し始めています。陽子、中性子（核子）原子と電子が形成されています。 1947年に彼は原子の核内核子の相互の魅力を担当した牡丹（および1935年にその存在を予測し）、開かれました。このイベントは、科学的な展覧会は彼の時間に充てられたされていません。クォークはまだ開いていなかったが、彼らの「足跡」への攻撃の時間が近づいてきました。

ニュートリノは、その時点でまだ発見されていません。しかし、原子のベータ崩壊を説明するための彼らの明白な重要性は、科学者がその存在のほとんど疑いを持っていることをとても素晴らしかったです。また、すでにいくつかの反粒子を検出または予測します。状況は、パイ中間子の崩壊とその後ニュートリノ、電子又は陽電子への遷移の間に形成されるミューオンと不明のままでした。物理学者は、理解していない理由を私はこの中間ステーションが必要です。

残念ながら、このような単純なと気取らないモデルは、非常に簡単にパイオンの開口部を生き残りました。 1947年、2つの英語の物理学者Dzhordzhロチェスターとクリフォード・バトラー、科学誌ネイチャーで好奇心旺盛な記事を掲載しました。彼女は、彼らがprelyubopytny情報を受信した時に雲室を通して宇宙線の彼らの研究のための材料を務めました。観察中にキャプチャ写真の一つで、それは明らかに共通の起源を持つトラックの可視カップルでした。差はラテンVのようだったので、それは明らかになった - これらの粒子の電荷が確実に異なっています。

科学者たちは、かつてこれらのトラックは他のトラックの後ろに残されていないいくつかの未知の粒子の崩壊の事実を示していると仮定しました。電子は、この値よりもはるかに大きい約500 MeVの、 - 計算は、その質量ことを示しました。もちろん、研究者たちは、彼らのオープニングV-粒子命名しました。しかし、これはクォークではなかったです。この粒子は、まだ翼で待っていました。

唯一の始まり

この発見により、すべてが始まりました。 1949年に、同じ条件で粒子トラックはわずか3パイオンに上昇を与えた、発見されました。家族の全く異なるメンバー、4個の粒子からなる - それはすぐに彼女と同様に、Vビットがあることが明らかになりました。その後、彼らはK-中間子（K中間子）と呼ばれていました。

荷電K中間子のペアは、質量494 MeVのを有し、電荷が中性の場合 - 498 MeVの。ちなみに、1947年に、科学者たちは、正K中間子が崩壊するのちょうど同じ非常にまれなケースをキャプチャするための運を持っていましたが、その時点で彼らはただ、正しく画像を解釈することができませんでした。しかし、完全に公平であるために、それは実際にK中間子の最初の観測が戻って1943年に作成されましたが、それについての情報はほとんど多数戦後の科学出版の背景に失われました。

新しい奇妙

そして、科学者がさらに発見を待っていました。 1950年と1951年に、マンチェスターとMelnburskogoの大学の研究者は、粒子は陽子と中性子よりもはるかに重いです見つけることができました。彼女は再び何の電荷を持っていませんが、陽子とパイ中間子に崩壊します。後者は、あなたが言うことができるように、負の電荷を持っていました。手紙Λ（ラムダ）で表さ新しい粒子。

渡されたより多くの時間が、より多くの質問は、科学者から生じます。問題は、新しい粒子が急速に陽子と中性子を形成するために分解し、強い核の相互作用によって独占的に製造されているということでした。また、彼らは常にペアで表示され、単一の症状はなかったことはありません。風変わり - アメリカと日本の物理学者のグループが新しい量子数の彼らの説明に使用することが提案されている理由です。その定義によると、他のすべての既知の粒子のストレンジネスはゼロ。

さらなる研究

画期的な研究の研究起こった後にのみインクルード出現のA新体系のハドロン。この中に著名な人物は、科学者として華麗なるために彼の優れた軍のキャリアを変更し、イスラエルユヴァル・ネーマン、でした。

彼は、中間子とバリオン減衰時間によってオープンに関連する粒子の多重のクラスターを形成することを指摘しました。このような各アソシエーション違和感のメンバーは完全に同一ではなく、反対の電荷を有します。だから、どのようにインクルード強い核の相互作用の電荷に依存しない、のすべてのインクルード残りの多重粒子見た目完璧な双子。

科学者たちは、このような地層の発生が一定の自然な対称性を満たし、そしてすぐに、彼らは彼女を見つけることができたことを示唆しています。それは、世界中の科学者たちは量子数を記述するために使用されるスピン群SU（2）の簡単な一般化しました。それはその時はすでに23のハドロンを知られていただけでだ、と背中は0、½または全体の単位に等しかったので、この分類が可能ではなかった使用しています。

その結果、大幅な分類を拡大し、二つの量子数回分類に使用しなければなりませんでした。そして世紀初頭のフランスの数学者エリ・カルタンによってSUのグループ（3）が、ありました。その中の各粒子の分類学的位置を決定するために、研究プログラムは、科学者によって開発されました。クォーク、その後簡単にENTEREDにA、体系シリーズ、これの確認さインクルード絶対正しさの専門家。

新しい量子数

だから、科学者たちは抽象的使用の考え方になってきた量子数、超電荷とスピンの同位体になります。しかし、同じ成功で奇妙と電荷を取ることが可能です。この方式は、従来から命名されました八重のパス。また、これは8つのレベルを渡す必要が涅槃を達成するために、仏教、とのアナロジーを撮影しています。しかし、このすべての歌詞。

彼の作品と彼の同僚、ゲルマンNeeman、1961年に出版され、その後、知られている中間子の数が7を超えてはなりませんでした。しかし、彼らの論文では、研究者が第八中間子の存在の高い可能性を言及することを恐れませんでした。また1961年に、彼らの理論が見事に確認しました。イータ中間子（ギリシャ文字η）と呼ばれる粒子を発見しました。

さらなる発見や実験は見事にSU（3）の絶対的な分類の正しさを確認しました。これになったAの強力なインセンティブに研究者HAVE見つけたことを彼らアールオンザ右のトラック。でも、ゲルマンは、自然の中でクォークがあるという事実に疑いを持っていました。彼の理論のレビューは非常に肯定的ではなかったが、科学者は、彼が正しかったことを確信していました。

こことクォーク！

すぐに記事の後に「バリオンと中間子の概略モデル。」その中で、科学者たちは、さらにその有用であることが判明したシステム化のアイデアを、開発することができました。彼らは、SU（3）完全に、全体トリプレットフェルミオンの存在を前提としていることが見出された電荷は、トリプレットに一つの粒子が常に異なる非ゼロの奇妙であり、2/3から1/3及び1/3に変化します。すでにゲルマンは、それらを呼ばれる私たちによく知られた「素粒子のクォーク。」

料金によると、彼はU、DおよびS（アップ英単語から、ダウンと奇妙な）としてそれらをラベル。新しいスキームに従って、それぞれ3個のバリオンクォークによって形成されました。中間子ははるかに容易に配置されています。彼らは1個のクォーク（このルールは不変である）とantiquarkが含まれています。唯一の科学界は、私たちの記事の主題であるこれらの粒子の存在を知ったことを後に。

もう少し歴史

大部分は今後も物理学の発展を決定し、この記事では、むしろ興味深い歴史を持っています。ゲルマンは、長い間その公表前に、このようなトリプレットの存在と思ったが、誰も彼らの仮定を議論しないように。分数の電荷を有する粒子の存在の彼の仮定は、ちんぷんかんぷんのように見えたという事実。しかし、優れた理論物理学者ロバート・セルバーとの会話の後、彼は彼の同僚は、まったく同じ結論を行っていることを学びました。

また、科学者は、彼らが自由フェルミオンではありません、とハドロンの一部である場合、そのような粒子の存在が唯一可能であるだけで、正しい結論を作りました。実際、この場合には、その料金が統合されています！最初のゲルマンと呼ばれる彼らkvorkamiも上記のそれらでMTIが、インクルード反応の生徒と教師WAS非常に控えめ。長い時間のための科学者が、彼は公衆に彼の研究をしなければならないかどうかを考える理由です。

単語「クォーク」（アヒルの鳴き声のようなこの音は）ジェイムズ・ジョイスの作品から取られました。奇妙なことが、ザ・アメリカン学者て送信彼の記事でインクルード権威あるヨーロッパの科学誌物理学文学、理由は真剣に恐れて、aと同様の改正ザレベルのインクルードアメリカ版のフィジカルレビューレターズ意志ではない受け入れることのために出版。あなたは、物品の少なくともコピーを探したい場合はところで、 - あなたは同じベルリン博物館への道を指示します。彼の博覧会でのクォークは使用できませんが、彼らの発見（というか、証拠書類）の完全な物語です。

クォーク革命を開始

で公正それSHOULD BE注目そのほとんどアットザ同時期にインクルード同じ考えに来たから、CERNの科学者、Dzhordzh Tsveyg。まず、彼の指導者は、自身がゲルマン、その後だったリチャード・ファインマン。ツヴァイクはまた、分数電荷を持っていたフェルミオン、の現実を定義し、それらがエースと呼ばれます。クォークとantiquarkの組み合わせとして - また、有能な物理学者は、三個のクォークとしてバリオン、及び中間子を検討しました。

簡単に言えば、学生は完全に彼の教師の結論を繰り返し、それから完全に分離。彼の作品は、しかし、唯一の「自家製」機関として、マンの公表前に、数週間のも、カップルを登場しています。しかし、それは調査結果が事実上同一された二つの独立した作品の存在があり、一度提案理論にはいくつかの科学者たちの忠誠を確信させました。

拒否から信託へ

しかし、多くの研究者は、この理論はすぐにではない取っています。はい、ジャーナリストや理論家はすぐに明快さとシンプルさのために彼女と恋に落ちたが、深刻な物理学者は限り12年も後にそれを受け入れました。あなたは過度の保守のために彼らを責めるべきではありません。鋭い対照的に、クォークの元理論その事実パウリ排他律、我々はこの資料の冒頭に述べました。私たちは、プロトンは、U-クォークのみD-クォークのペアが含まれていると仮定した場合、最初は同じ量子状態に厳密にする必要があります。パウリによると、これは不可能です。

それは、次いでとありましたAN追加量子数、表現としてA色（のように私たち上述）。さらに、それは素粒子がどのように相互作用するか、一般的なクォーク不明である、なぜ彼らの自由な種を満たしていません。これらのすべての謎が大幅にのみ、中央70年代に「心にもたらした」ゲージ場の理論を、解明に役立ちました。同じ頃、ハドロンのクォーク理論は自然にそれに含まれています。

しかし、すべてのほとんどは存在とクォークと他の粒子間の相互作用の両方を確認します実験的試験のうちの少なくともいくつかの完全な不在の理論の発展を妨げて。そして、彼らは徐々に技術の急速な発展は、陽子の「送信」電子ビームの経験のために許可されたときに、60年代の終わりにのみ表示されるようになりました。これは、これらの経験は本当に「隠す」元々パートンと呼ばれていたいくつかの粒子を、その内部に陽子を証明することができましたです。その後、まだそれが真のクォークのようなものではないことを確信し、それが後半に1972年にだけでした。

実験的に確認

もちろん、最終的に科学界の信念のためには、より多くの実験データを取りました。 1964年、ジェームス・ビョルケンとシェルドン・グラスホー（ちなみに、将来のノーベル賞受賞者は、）彼らは（チャーム）チャームという名前の第四クォーク種、があるかもしれませんけれども、示唆しています。

これは、1970年に科学者が充電中立K中間子の崩壊で観察されている多くの奇妙を説明することができました、この仮説のおかげです。 4年後、アメリカの物理学者のちょうど2つの独立したグループは、ただ一つの「魅了」クォークとそのantiquarkを含ま中間子の崩壊を、修正することができました。このイベントは一回11月革命をダビングしていることも不思議ではありません。初めてクォーク理論は、多かれ少なかれ「視覚的に」確認しました。

イベントは、多くの記事に反映されていますの開口部の重要性は、プロジェクトマネージャー、サミュエル・ティンとバートン・リクター、2年後にノーベル賞を受賞したことを少なくとも事実と述べました。あなたは、自然史のニューヨーク博物館を訪れる場合は、それらのいくつかを使用すると、元に見つけることができます。クォーク、そして私たちは、すでに述べたように - 非常に彼らに支払わ科学界において非常に重要な現代の発見ので、注意。

ウルティマ比

唯一の1976年に、研究者は、非ゼロの魅力を持つ一つの粒子、ニュートラルD中間子を発見しました。これは魅了クォークとU-antiquarkのかなり複雑な組み合わせです。ここではクォークの存在さえも根っからの敵は、理論の真実を認めることを余儀なくされた最初の二十年以上前に説明しました。最も有名な理論物理学者の一人、ドン・エリス、の魅力と呼ばれる「世界を変えたレバーを。」

すぐに、新しい発見のリストがでてきて、簡単に、すでにSU（3）の注文時に採択と関連することができます非常に大規模なクォーク、トップとボトムのカップル。近年では、科学者たちは、いわゆるテトラクォークは、一部の科学者が吹き替えしたことがあると言う「ハドロン分子を。」

調査結果と結論の一部

開口部とクォークの存在のための科学的な正当性が、実際には、あなたが安全に科学革命と仮定できることを理解すべきです。それは1947年の初め（実際1943年）と考えることができ、そしてそれの終わりには、「チャームド」中間子の最初の検出に落ちます。それはターンアウトそのインクルード期間のラスト日のオープニングのようにAレベルであり、過不足なく、できるだけ多くとして29年（あるいは32歳）！そして、すべてのこの時間は、クォークの発見のためだけではなく過ごしてきました！宇宙の第一の目的としてグルーオンプラズマはすぐに科学者にはるかに多くの注目を集めました。

しかし、それは研究の場となり、より複雑な、もはやそれは本当に重要な発見を実行するのにかかります。私たちは、粒子を議論しているように、この発見の重要性は誰を過小評価することはできません。クォークの構造を研究し、人は宇宙の謎に深く浸透することができるようになります。後にのみ、我々はビッグバンと宇宙がどのような法則に従って発展する方法を学ぶことができます彼らの研究を完了することが可能です。いずれにせよ、私たちの周りの現実ははるかに困難公演過去であることを多くの物理学者を説得するためにそれらを開くことが可能です。

だから、何クォークを知っています。一度この粒子は、科学の世界でセンセーションを巻き起こした、今日の研究者は、最終的には期待しているすべての秘密を明らかにする。