69225 (697940), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

С позиции теории кварков структурный уровень элементарных частиц – это областьобъектов, состоящих из кварков и антикварков и характеризуемых большим дефектом масс в отношении любых их распадов и виртуальных диссоциаций. Вместе с тем,хотя кварк и является «самой простейшей » известной сегодня частицей, он обладает очень сложными свойствами. От всех других известных нам частиц кваркотличается не только дробным электрическим зарядом, но и дробным барионным числом. Среди других элементарных частиц он выглядит неким кентавром: по своимсвойствам он одновременно и мезон, и барион.

Первоначально считалось, что кварк имеет три состояния: два из них различаются лишь величинойэлектрического заряда, а в третьем состоянии кварк проявляется как странная частица. Однако после открытия семейств «шармированных» (очарованных) частиц ктрём состояниям кварка пришлось добавить четвёртое – «шармом». На самом большом мире ускорителе протонов в Батавии, близ Чикаго, была обнаружена новаяудивительная частица - e-мезон. Его масса значительно превосходит массунуклона, а свойства таковы, что его приходится рассматривать как слипшиеся кварк и антикварк. При этом приходится допустить, что кварк и антикваркобладают ещё одним, пятым по счёту состоянием. Для квантового числа, характеризующего это состояние, ещё нет даже общепринятого названия (чаще всегоего называют «прелестью кварка» или соответствующим английским термином «бьюти»). Пять квантовых степеней свободы кварка принято называть его «ароматом»(некоторые авторы предпочитают говорить о пяти «степенях вкуса кварка»).

Но и эти не исчерпывается перечень свойств кварка. Анализ экспериментальных данныхпривёл к выводу, что каждый из пяти «ароматов» («вкусов») кварка имеет три «цвета», то есть каждое из пяти состояний кварка расщеплено ещё на тринезависимых состояния, характеризуемых величиной специфического квантового числа – «цвета». «Цвет» у кварка изменяется при испускании или поглощении имглюона – кванта промежуточного поля, «склеивающего» кварки и антикварки в мезоны и барионы. (Можно сказать, что глюонное поле – это «поле цвета», егокванты переносят «цвет». Термин «глюоны» происходит от английского слова glue – клей).

В настоящее время идея суперэлементарных частиц – кварков буквально пронизываютфизику энергий. С их помощью объясняется так много экспериментальных данных, что физику просто невозможно обойти без этих удивительных частиц, так же как,например, химику – без атомов и молекул. По мнению большинства физиков, если кварки не существуют в природе как реальные объекты, то это само по себеявлялось бы поразительной загадкой.

И вместе с тем кварки никогда не наблюдались в «чистом виде», хотя, с тех пор какони были введены в теорию, прошло почти два десятилетия. Все многочисленные попытки обнаружить кварки или глюоны в свободном состоянии неизменнозаканчиваются неудачей. Строго говоря, глюоны и кварки остаются пока хотя вероятными, но всё же гипотетическими объектами.

В том, что кварки и глюоны – это физические объекты, а не просто удобный феноменологический способ описания на привычном для нас корпускулярном языкекаких – то ещё непонятных аспектов структуры элементарных частиц, убеждают косвенные опыты. Прежде всего это эксперименты по «зондированию» протонов внейтрон с помощью очень быстрых электронов и нейтрино, когда налетающая частица рассеивается (отскакивает), сталкиваясь с одним из находящихся внутри частицы –мишени кварков.

С учётом кварков список сильно взаимодействующих суперэлементарных частиц сведётся к трём частицам: кварку, антикварку и связывающему их глюону. Кним следует добавить ещё приблизительно десяток «наипростейших частиц» других типов, структура которых пока ещё не проявляется в эксперименте: квантэлектромагнитного поля – фотон, уверенно предсказываемый теоретиками гравитон и семейство лептонов.

Заключение.

За прошедшие года положение в теории элементарных частиц существенно изменилось.Были открыты слабые нейтральные токи, приводящие к таким эффектам, как рассеяние мюонного нейтрино на электронах. Открыты, начиная с ^J/y-мезона, целая группа элементарных частиц со временемжизни, в тысячу раз превышающим время жизни резонансов. Фактически уже сейчас нужно эти частицы включить в таблицу относительно стабильных элементарных частиц.

Значительны успехи в теории элементарных частиц. Единая теория слабых и электромагнитныхвзаимодействий получила солидное экспериментальное подтверждение, хотя по-прежнему не может считаться с несомненностью достоверной. Кварковая модельстроения адронов получает всё новые и новые экспериментальные подтверждения. После многих лет застоя большой прогресс достигнут втеории сильныхвзаимодействий, которые теперь рассматриваются как межкварковые взаимодействия.

Очень вероятно, что подлинно элементарными частицами, неделимыми уже дальше, являютсялептоны и кварки. Всё огромное множество адронов построено из кварков. Модель четырёх цветных кварков и чётырёх лептонов позволяет в общих чертах понятьструктуру материи. Учёные вплотную подошли к решению новой проблемы, проблемы структуры элементарных частиц.

При бомбардировке протонами высокой энергии неподвижной мишени обнаружены сверхтяжелые нейтральные мезоны, названные «ипсилонами» с массой порядка 9,4ГэВ. Найдено три модификации этих мезонов с близкими массами. Чтобы включить ипсилоны в рамки кварковой модели, надо предположить, что существуют кваркиболее массивные, чем с-кварк. Для сохранения кварк-лептонной симметрии требуется введение двух новых кварков, соответствующие паре t-лептон, u_t-нейтрино. Эти кварки уже получили наименование: топ(вершина по-английски) и боттом (дно).

Итак, с увеличением энергии сталкивающихся частиц обнаруживается рождение новых всёболее и более тяжёлых частиц. Это усложняет и без того непростую картину мира элементарных частиц. Появляются новые проблемы, хотя множество старых проблемостаётся нерешёнными.

Вероятно, основной нерешённой проблемой следует считать проблему кварков: могут ли онибыть свободными или же пленение их внутри адронов является абсолютным. Если же кварки принципиально не могут быть выделены и обнаружены в свободномсостоянии, то как убедиться, что они с несомненностью существуют?

Далее остаётся недоказанным экспериментально существование промежуточных векторныхбозонов W⁺ , W^- и W⁰, столь необходимых для уверенности в справедливости единой теории слабых иэлектромагнитных взаимодействий.

Несомненно, что выяснение строения элементарных частиц будет представлять собой столь жезначительный шаг, как и открытие строения атома и ядра.

Список литературы:

1. Барашенков В. С. Существуют ли границы науки: количественная и качественная неисчерпаемость материального мира. – М.: Мысль, 1982. – 208с. –(Философия и естествознание).

2. Большая Советская Энциклопедия Гл. ред. А. М. Прохоров. Изд. 3-е. М., «Советская энциклопедия », 1974г. Т.8, Т.10, Т.17, Т.23, Т.30.

3. Мякишев Г. Я. Элементарные частицы 3-е изд., испр. и доп.- М.: Наука, 1979. – 176с.

4. Пахомов Б. Я. Становление современной физической картины мира. – М.: Мысль, 1985. – 270с. - (Философия и естествознание).

[1] Направление в теории познания, признающие чувственныйопыт источником знания и считающее, что содержание знания может быть представлено либо как описание этого опыта, либо сведено к нему.

[2] Философское учение об объективной закономернойвзаимосвязи и взаимообусловленности материального и духовного мира

[3] Понятие, впервые введённое в термодинамики дляопределения меры необратимого рассеяния энергии.

[4] Неизменность, независимость от физических условий.

[5] Недолговечные, мимолётные, скоропереходящие.

[6] Свойство элемента частиц, которое позволяет особо строгим образом ориентироваться впространстве

[7] Одно из основных фундаментальных (элементарных)взаимодействий природы. Одно из проявлений сильного взаимодействия – ядерные силы, сзывающие нуклоны в атомных ядрах.

[8] Один из четырёх типов известных фундаментальных взаимодействий междуэлементарными частицами. Сильное взаимодействие слабее не только сильного, но и электромагнитного взаимодействия, но гораздо сильнее гравитационного.

[9] Мультиплет – число возможных ориентацией в пространстве полного спина атома или молекулы

Характеристики

Список файлов реферата