Кварки

Прежде всего заметим, что у наших субчастиц должен быть спин, равный 1/2. Действительно, из половинок можно составить как целые, так и полуцелые спины, чего мы не могли бы сделать, будь в нашем распоряжении только «детали» со спином, равным нулю, единице или любому целому числу.

Ну, а заряд, масса, странность?

Вот здесь нас подстерегает сюрприз. Оказалось, что наиболее цельная картина получается, если, отказавшись от прочно укоренившейся привычки, приписать нашим кирпичикам в кирпичиках не целочисленные (т. е. кратные электронному), а дробные заряды.

Дробные заряды! Еще недавно такая идея показалась бы бредовой. Однако именно три такие частицы ввел в рассмотрение Гелл-Манн. Он же дал им название «кварки». О происхождении этого названия хорошо написали в журнале «Знание — сила» М. Карев и В. Владимиров: «Оказывается, виноват... Финнеган, герой романа английского писателя Джойса... Финнегану — или его двойнику, «вытеснившему его из жизни», мерещится, что он король Марк из средневековой легенды, у которого племянник Тристан похитил жену Изольду. К

Король Марк гонится за Изольдой на корабле, над ним кружатся чайки (которые, впрочем, может быть вовсе не чайки, а судьи) и злобно кричат: «Три кварка мистеру Марку», и все громче их загадочный, страшный клич: «Три кварка, три кварка, три кварка». Короче говоря, термин «кварки» «в переводе» на нормальный человеческий язык должен обозначать нечто вроде «бредовые», «немыслимые», «кошмарные», «дикие» — можете смело продолжить список синонимов.

Сколько же нужно ввести кварков? Разумеется, хотелось бы как можно меньше. Оказывается, необходимый минимум — три кварка. В литературе они часто обозначаются малыми буквами р, n и λ. (не путать с символами протона, нейтрона и лямбдa-частицы, которые в дальнейшем обозначаются Р, N и Λ).

Спины всех кварков будем, как уже договорились, считать равными 1/2, а остальные свойства удобно представить в виде такой таблицы:

0391.gif

Попробуем теперь комбинировать кварки таким образом, чтобы получать известные нам частицы. Начнем, скажем, с протона Р. Странность протона равна О, следовательно, мы должны ограничиваться набором из р и n. Всего в Р должны входить три кварка, чтобы общее барионное число получилось равным единице. Если учесть к тому же, что заряд Р равен +1, то мы приходим к единственному набору: ррn. Впрочем, нет, не единственному. Мы забыли о спине. Необходимо позаботиться о том, чтобы суммарный спин был равен 1/2. Этого можно добиться, если принять, что спины двух р-кварков параллельны, а спин n антипараллелен им (или «оси Z», как говорят физики, т. е. какому-то выбранному направлению в пространстве).

Символически это можно записать так:

0392.gif

Стрелка справа от символа обозначает направление его спина.

Рецепт образования частиц из кварков, вероятно, прояснился на этом примере и не производит впечатления сложного. Давайте же попробуем комбинировать тройки кварков и посмотрим, что из этого получится.

1 2