помню на 1м курсе чехонадских написал на доске формулу бесконечномерного пространства. я тогда очень испугался что дальше будет, чуть не отчислился

Исправлено drug_detei (27.06.07 11:06)

Ква́рки
фундаментальные частицы, из которых состоят адроны, в частности, протон и нейтрон (однако это еще не доказано). В настоящее время известно 6 разных сортов (чаще говорят — ароматов) кварков. Кроме того, для калибровочного описания сильного взаимодействия постулируется, что кварки обладают и дополнительной внутренней характеристикой, называемой цвет.
Гипотеза о том, что адроны построены из специфических субъединиц, была впервые выдвинута М. Гелл-Манном и, независимо от него, Дж. Цвейгом в 1964 году.
Cлово «кварк» было заимствовано Гелл-Манном из романа Дж. Джойса «Поминки по Финнегану», где в одном из эпизодов звучит фраза «Three quarks for Mister Mark!» (обычно переводится как «Три кварка для мистера Марка!»), само слово «quark» в этой фразе предположительно является звукоподражанием крику морских птиц. Дж. Цвейг называл их тузами, но данное название не прижилось и забылось, возможно, потому, что тузов четыре, а кварков в первоначальной модели было три.

Свойства кварков
В силу неизвестных пока причин, кварки естественным образом группируются в три, так называемых, поколения (они так и представлены в таблице). В каждом поколении один кварк обладает зарядом +2/3, а другой — (−1/3). Подразделение на поколения распространяется также и на лептоны.
Кварки участвуют в сильных, слабых и электромагнитных взаимодействиях. Сильные взаимодействия (обмен глюоном) могут изменять цвет кварка, но не меняют его аромат. Слабые взаимодействия, наоборот, не меняют цвет, но могут менять аромат. Необычные свойства сильного взаимодействия приводят к тому, что одиночный кварк не может удалиться на какое-либо заметное расстояние от других кварков, а значит, кварки не могут наблюдаться в свободном виде (явление, получившее название конфайнмент). Разлететься могут лишь «бесцветные» комбинации кварков — адроны.

Реальность кварков

Из-за непривычного свойства сильного взаимодействия — конфайнмента — часто неспециалистами задаётся вопрос: а откуда мы уверены, что кварки существуют, если их никто никогда не увидит в свободном виде? Может, они — лишь математическая абстракция, и протон вовсе не состоит из них?
Причины того, что кварки считаются реально существующими объектами, таковы:
Во-первых, в 1960-х годах стало ясно, что все многочисленные адроны подчиняются более-менее простой классификации: сами собой объединяются в мультиплеты и супермультиплеты. Иными словами, при описании всех этих мультиплетов требуется очень небольшое число свободных параметров. То есть, все адроны обладают небольшим числом степеней свободы: все барионы с одинаковым спином обладают тремя степенями свободы, а все мезоны — двумя. Первоначально гипотеза кварков как раз и заключалась в этом наблюдении, и слово «кварк», по сути, было краткой формой фразы «суб-адронная степень свободы».
Далее, при учете спина оказалось, что каждой такой степени свободы можно приписать спин 1/2 и, кроме того, каждой паре кварков можно приписать орбитальный момент — словно они и есть частицы, которые могут вращаться друг относительно друга. Из этого предположения возникло стройное объяснение и всему разнообразию спинов адронов, а также их магнитных моментов.
Более того, с открытием новых частиц выяснилось, что никаких модификаций теории не требуется: каждый новый адрон удачно вписывался в кварковую конструкцию без каких-либо её перестроек.
Как проверить, что заряд у кварков действительно дробный? Кварковая модель предсказывала, что при аннигиляции высокоэнергетических электрона и позитрона будут рождаться не сами адроны, а сначала пары кварк-антикварк, которые потом уже превращаются в адроны. Результат расчёта течения такого процесса напрямую зависел от того, каков заряд рождённых кварков. Эксперимент полностью подтвердил эти предсказания.
С наступлением эры ускорителей высокой энергии стало возможным изучать распределение импульса внутри, например, протона. Выяснилось, что импульс в протоне не распределён равномерно по нему, а частями сосредоточен в отдельных степенях свободы. Эти степени свободы назвали «партонами», от английского слова part — «часть». Более того, оказалось, что партоны, в первом приближении, обладают спином 1/2 и теми же зарядами, что и кварки. С ростом энергии оказалось, что количество партонов растёт, но такой результат и ожидался в кварковой модели при сверхвысоких энергиях.
С повышением энергии ускорителей стало возможным также попытаться выбить отдельный кварк из адрона в высокоэнергетическом столкновении. Кварковая теория давала чёткие предсказания, как должны были выглядеть результаты таких столкновений — в виде струй. Такие струи действительно наблюдались в эксперименте. Заметим, что если бы протон ни из чего не состоял, то струй бы заведомо не было.
При высокоэнергетических столкновениях адронов вероятность того, что адроны рассеются на некоторый угол без разрушения уменьшается с ростом величины угла. Теория предсказывает, что скорость этого уменьшения зависит от числа кварков, из которых состоит адрон. Эксперименты подтвердили, что, например, для протона скорость получается точно такая, какая ожидается для объекта, состоящего из трёх кварков. Аналогичное согласие наблюдается и для других адронов.
В целом, можно сказать, что гипотеза кварков и всё, что из неё вытекает (в частности, КХД), является наиболее консервативной гипотезой относительно строения адронов, которая способна объяснить имеющиеся экспериментальные данные. Попытки обойтись без кварков наталкиваются на трудности с описанием всех тех многочисленных экспериментов, которые очень естественно описывались в кварковой модели. Какой-либо жизнеспособной альтернативы кварковой модели строения вещества на сегодняшний день не известно.

Открытые вопросы

В отношении кварков остаются вопросы, на которые пока нет ответа:
почему ровно три цвета?
почему ровно три поколения кварков?
случайно ли совпадение числа цветов и числа поколений?
случайно ли совпадение этого числа с размерностью пространства в нашем мире?
откуда берётся такой разброс в массах кварков?
из чего состоят кварки?
Впрочем, история с адронами и кварками, а также симметрия между кварками и лептонами, наводит на подозрение, что кварки могут сами состоять из чего-то более простого. Рабочее название для гипотетических частиц-составляющих кварков — преоны (Айконы). С точки зрения эксперимента, до сих пор никаких подозрений на неточечную структуру кварков не возникало. Однако попытки построить такие теории делаются независимо от эксперимента. К сожалению, серьёзного успеха в этом направлении пока нет.
Другой подход состоит в построении теории Великого Объединения. Польза от такой теории была бы не только в объединении сильного и электрослабого взаимодействий, но и в едином описании лептонов и кварков. Несмотря на активные исследования, построить такую теорию также пока не удалось.

Источник

Спасиб за научную сноску.

Bream написал(а):

фундаментальные частицы, из которых состоят адроны, в частности, протон и нейтрон (однако это еще не доказано)

Вроде бы она доказана и офицеально признана. А вот во время одоказательства обратного, возникли проблемы...
Сейчас стоит другая проблемка... стабильность Протона поставленна под сомнение....

В дополнение всего 6 видов кварков:

Верхний,Нижний, Странный, Очарованный, Прелестный и  Истинный.
Последний вид должен свтречаться в Истинных частицах, которые пока не обнаруженны.
Их надеятся обнаружить на строящемся (если не ошибаюсь) во Франции ускорителе....

ЗЫ: Это знает каждый, кто поступил на ФизТех ради учебы, а не из-за низкого проходного балла)))

Исправлено Himik (27.06.07 14:23)

Bream написал(а):

Некоторые теории струн предсказывают

может кто-нить написать поподробнее об этих теориях? уже не первый раз встречаю упоминание о них, но совершенно не представляю о чём это всё...

BURDA, алкоголично..

о.0

у меня вопрос.Только нечетные измерения существуют?(1 3 5 7...).

drug_detei написал(а):

помню на 1м курсе чехонадских написал на доске формулу бесконечномерного пространства. я тогда очень испугался что дальше будет, чуть не отчислился

Он ещё про дробномерные что-то рассказывал... :)

фракталы красивые

Bream написал(а):

Пятое измерение можно наблюдать в областях сверхгравитации

а еще его можно наблюдать в областях произрастания конопли. в период созревания оной.