Юный техник 1965-11, страница 38

Она стала совершенно ясна после того, как было установлено, что все атомы состоят из ядер и электронов, управляемых законами квантовой механики.

Но для того чтобы служить «кирпичиками», из которых можно построить любой адрон, кварки должны обладать рядом удивительных свойств (см. рис.)- А-кварк должен быть «тяжелее» двух других на 290 масс электрона. А массы покоя всех кварков должны в 10—20 раз превышать массу протона. Таким образом, физики впервые сталкиваются с частицами, имеющими дробный заряд, а также с необходимостью допустить гигантские энергии связи, поскольку все ад-роиы имеют массу гораздо меньше предполагаемой массы кварков. Иначе говоря, более элементарные частицы оказываются тяжелее сложных, которые из них же состоят!

Если допустить существование кварков, то построение а тронов оказывается очень простым. Все барио-ны состоят из трех кварков, антиба-рионы — из трех антнкварков, а мезоны — из одного кварка и одного антикварка (см. стр. 36). Мезоны со спином 0 образуют октет, в который вошли семь метастабильных (живущих от Ю-⁸ до Ю-¹⁰ сек.) мезонов и один «резонанс». Их «кварковая» структура такова, что спины кварка и антикварка антипараллельны. Существует также октет мезонов со спином 1 (в котором частицы состоят из тех же кварков, но с параллельными спинами) и октет барнонов.

Наиболее простую кварковую структуру имеют барионы со спином 3j2. входящие в декуплет. Нужно образовать лишь все возможные комбинации из трех кварков с параллельно расположенными спинами (их всего десять) Первый изомультиплет со странностью 0 будет состоять из четырех «резонансов»: Д + + (ррр), Д+ (ррп); Д° (рпп); Д- (ппл). В этой группе происходит постепенная замена р-кваркоз на п-кварки, а >.-кварки не используются. Следующий изомультиплет со странностью —1 составляют «резонансы», в состав которых входит по одному Х-кварку Нетрудно сообразить, что таких комбинаций возможно три:

+ о —

- (ррХ); £° (рпЯ.); I (пп\). Поскольку Х-кварк тяжелее остальных, массы этого изомультиплета па 290 масс электрона будут больше масс предыдущего. Изомультиплет со странностью —2 составляют те две комбинации, в которых участвуют

два Х-кварка Это «резонансы» * *

о —

2 (рХХ) и 3 (пХХ) Естественно, что и их массы опять на 290 масс электрона больше массы предыдущего изомультиплета.

На кончнке пера

Итак, мы исчерпали девять комбинаций. Последняя, десятая, комбинация (Х?А) должна соответствовать отрицательно заряженной частице (изосинглету) со странностью —3. Эта частица тогда еще не была открыта. Гелл-Манн предсказал ее существование, так же как Менделеев предсказал ряд новых химических элементов.

«Незнакомка» была названа Q^--гипероном. Она должна была иметь массу в 3360 масс электрона, спин 3/2 и время жизни Ю-¹⁰ секунды, то есть быть не «резонансом», а метастабильной частицей. Лучшие силы экспериментальной физики были брошены на ее открытие, и в 1964 году наука праздновала еще о^ну из своих великих побед. Существование частицы, найденной «на кончике пера», было экспериментально доказано. Ее характеристики удивительно точно совпали с предсказанными

Однако вопрос, существуют ли кварки, остается нерешенным Свойства этих частиц настолько необычны, что не всякий физик может в них поверить. Бесспорно, установленная сейчас систематика адронов отражает существенные свойства микромира Она сохранится даже в том случае, если кварки не будут найдены. (Заметим что эта систематика ограничивается сильно взаимодействующими частицами) Но хотелось бы надеяться, что мы стоим на пороге открытия атомизма нового типа. Может быть, кварки — это и есть те три «кита», на которых держится мир

38