27338-1 (735097), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

Первоначально считалось, что кварк имеет три состояния: два из них различаются лишь величиной электрического заряда, а в третьем состоянии кварк проявляется как странная частица. Однако после открытия семейств «шармированных» (очарованных) частиц к трём состояниям кварка пришлось добавить четвёртое – «шармом». На самом большом мире ускорителе протонов в Батавии, близ Чикаго, была обнаружена новая удивительная частица - -мезон. Его масса значительно превосходит массу нуклона, а свойства таковы, что его приходится рассматривать как слипшиеся кварк и антикварк. При этом приходится допустить, что кварк и антикварк обладают ещё одним, пятым по счёту состоянием. Для квантового числа, характеризующего это состояние, ещё нет даже общепринятого названия (чаще всего его 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 данных привёл к выводу, что каждый из пяти «ароматов» («вкусов») кварка имеет три «цвета», то есть каждое из пяти состояний кварка расщеплено ещё на три независимых состояния, характеризуемых величиной специфического квантового числа – «цвета». «Цвет» у кварка изменяется при испускании или поглощении им глюона – кванта промежуточного поля, «склеивающего» кварки и антикварки в мезоны и барионы. (Можно сказать, что глюонное поле – это «поле цвета», его кванты переносят «цвет». Термин «глюоны» происходит от английского слова glue – клей).

В настоящее время идея суперэлементарных частиц – кварков буквально пронизывают физику 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 себе являлось бы поразительной загадкой.

И вместе с тем кварки никогда не наблюдались в «чистом виде», хотя, с тех пор как они были введены в теорию, прошло почти два десятилетия. Все многочисленные попытки обнаружить кварки или глюоны в свободном состоянии неизменно заканчиваются 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 языке каких – то ещё непонятных аспектов структуры элементарных частиц, убеждают косвенные опыты. Прежде всего это эксперименты по «зондированию» протонов в нейтрон 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. К ним следует добавить ещё приблизительно десяток «наипростейших частиц» других типов, структура которых пока ещё не проявляется в эксперименте: квант электромагнитного 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/-мезона, целая группа элементарных частиц со временем жизни, 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 электромагнитных взаимодействий получила солидное экспериментальное подтверждение, хотя по-прежнему не может считаться с несомненностью достоверной. Кварковая модель строения адронов получает всё новые и новые экспериментальные подтверждения. После многих лет застоя большой прогресс достигнут в теории сильных взаимодействий, которые теперь рассматриваются как межкварковые взаимодействия.

Очень вероятно, что подлинно элементарными частицами, неделимыми уже дальше, являются лептоны и кварки. Всё огромное множество адронов построено из кварков. Модель четырёх цветных кварков и чётырёх лептонов позволяет в общих чертах понять структуру 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 9,4 ГэВ. Найдено три модификации этих мезонов с близкими массами. Чтобы включить ипсилоны в рамки кварковой модели, надо предположить, что существуют кварки более массивные, чем с-кварк. Для сохранения кварк-лептонной симметрии требуется введение двух новых кварков, соответствующие паре -лептон, -нейтрино. Эти кварки уже получили наименование: топ (вершина по-английски) и боттом (дно).

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

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

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

Несомненно, что выяснение строения элементарных частиц будет представлять собой столь же значительный 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 чувственный опыт источником знания и считающее, что содержание знания может быть представлено либо как описание этого опыта, либо сведено к нему.

2 Философское учение об объективной закономерной взаимосвязи и взаимообусловленности материального и духовного мира

3 Понятие, впервые введённое в термодинамики для определения меры необратимого рассеяния энергии.

4 Неизменность, независимость от физических условий.

5 Недолговечные, мимолётные, скоропереходящие.

6 Свойство элемента частиц, которое позволяет особо строгим образом ориентироваться в пространстве

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 между элементарными 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