Hadróny sú všeobecný názov pre častice, ktoré sa zúčastňujú silných interakcií. Názov pochádza z gréckeho slova, ktoré znamená „silný, veľký“. Všetky hadróny sú rozdelené do dvoch veľkých skupín - mezóny a baryóny.
Baryóny (z gréckeho slova znamenajúceho „ťažký“) sú hadróny s polovičným spinom (pozri spin). Najznámejšie baryóny sú protón a neutrón. Medzi baryóny patrí aj množstvo častíc s kvantovým číslom, ktoré sa kedysi nazývalo podivnosť.
Lambda baryón a sigma () rodina baryónov majú jednotku podivnosti. Indexy +, - a 0 označujú znamienko elektrického náboja alebo neutralitu častice. Baryónový ión ( a ) má dve jednotky podivnosti. Baryon má zvláštnosť tri. Hmotnosť uvedených baryónov je približne jedenapolkrát väčšia ako hmotnosť protónu a ich charakteristická životnosť je približne s. Pripomeňme, že protón je prakticky stabilný a neutrón žije viac ako 15 minút. Zdalo by sa, že ťažšie baryóny majú veľmi krátku životnosť, ale v meradle mikrokozmu to tak nie je. Takáto častica, aj keď sa pohybuje relatívne pomaly, rýchlosťou povedzme rovnajúcou sa 10 % svetla, dokáže prejsť vzdialenosť niekoľkých milimetrov a zanechať svoju stopu v detektore elementárnych častíc (pozri Detektory jadrového žiarenia). Jednou z vlastností baryónov, ktorá ich odlišuje od iných typov častíc, je prítomnosť konzervovaného baryónového náboja. Táto veličina bola zavedená na opis experimentálneho faktu stálosti vo všetkých známych procesoch rozdielu medzi počtom baryónov a antibaryónov (pozri Parita, Peptóny, Protón).
Mezóny sú hadróny s celočíselným spinom. Názov pochádza z gréckeho slova, ktoré znamená „priemerný“, keďže hmotnosti prvých objavených mezónov mali hodnoty medzi hmotnosťami protónu a elektrónu. Baryónový náboj mezónov je nulový. Najľahší z mezónov sú piony, alebo pí-mezóny a . Ich hmotnosť je približne 6-7 krát menšia ako hmotnosť protónu. Podivné mezóny sú masívnejšie - kaóny a: ich hmotnosti sú takmer dvakrát menšie ako hmotnosť protónu. Charakteristická životnosť týchto mezónov je s.
Takmer všetky hadróny majú antičastice. Baryón sigma-mínus má teda antičasticu antisigma-plus, ktorá sa líši od . To isté možno povedať o iných baryónoch. S mezónmi je situácia trochu iná: záporný pión je antičastica kladného piónu a neutrálny pión nemá žiadnu antičasticu, pretože je to jeho vlastná antičastica. Neutrálny kaon má zároveň antičasticu. Tieto skutočnosti sú vysvetlené v kvarkovom modeli hadrónov (pozri Kvarky).
Svet hadrónov je obrovský – zahŕňa viac ako 350 častíc. Väčšina z nich je veľmi nestabilná: rozpadajú sa na ľahšie hadróny v čase rádovo . Toto je charakteristický čas silných interakcií; v takom krátkom intervale zvládne aj svetlo prejsť vzdialenosť rovnajúcu sa iba polomeru protónu (cm). Je jasné, že takto krátkotrvajúce častice nemôžu zanechať stopy v detektoroch.
Zvyčajne sa ich narodenie zistí nepriamymi znakmi. Skúmajú napríklad reakciu anihilácie elektrónov a pozitrónov s následnou tvorbou hadrónov. Zmenou zrážkovej energie elektrónov a pozitrónov zistia, že pri určitej energetickej hodnote výťažok hadrónu náhle prudko vzrastie. Túto skutočnosť možno vysvetliť tým, že v prechodnom stave sa zrodila častica, ktorej hmotnosť sa rovná zodpovedajúcej energii (až do faktora ). Táto častica sa okamžite rozpadne na ďalšie hadróny a jedinou stopou po jej výskyte bude vrchol v grafe závislosti pravdepodobnosti produkcie hadrónov od energie zrážky.
Takéto častice s krátkou životnosťou sa nazývajú rezonancie. Väčšina baryónov a mezónov sú rezonancie. Nezanechávajú „autogramy“ vo fotoaparátoch alebo fotografiách, a napriek tomu sa fyzikom darí študovať ich vlastnosti: určiť hmotnosť, životnosť, spin, paritu, metódy rozpadu atď.
Podľa moderných konceptov hadróny nie sú skutočne elementárne častice. Majú konečné rozmery a zložitú štruktúru. Baryóny pozostávajú z troch kvarkov. V súlade s tým sa antibaryón skladá z troch antikvarkov a je vždy odlišný od baryónu. Mezóny sú postavené z kvarku a antikvarku. Je jasné, že mezóny, ktoré obsahujú dvojice kvarkov a antikvarkov rovnakého typu, nebudú mať antičastice. Kvarky sú držané vo vnútri hadrónov gluónovým poľom (pozri Silné interakcie). V zásade teória počíta s existenciou ďalších hadrónov, vybudovaných z väčšieho počtu kvarkov alebo naopak z jedného gluónového poľa. Nedávno sa objavili niektoré experimentálne údaje o možnej existencii takýchto hypotetických častíc.
Dynamická teória kvarkov, ktorá popisuje ich interakcie, sa začala rozvíjať pomerne nedávno. Model kvarku bol pôvodne navrhnutý, aby „vniesol poriadok“ do príliš početnej rodiny hadrónov. Tento model obsahoval tri druhy kvarkov alebo, ako sa hovorí, príchute. Pomocou kvarkov bolo možné obnoviť poriadok vo veľkej rodine hadrónov a rozdeliť ich do skupín častíc nazývaných multiplety. Častice jedného multipletu majú podobné hmotnosti, ale nielen to slúžilo ako základ pre ich klasifikáciu; Okrem experimentálnych údajov bol v tomto prípade použitý špeciálny matematický aparát teórie grúp. Neskôr sa ukázalo, že tri kvarkové príchute nestačia na opis všetkých hadrónov. V roku 1974 boli objavené takzvané psi-mezóny pozostávajúce z kvarku a nového typu antikvarku. Táto vôňa sa nazýva šarm. Ukázalo sa, že nový šarmový kvark c je oveľa ťažší ako jeho „bratia“: najľahšia z psi častíc, mezón, má hmotnosť 3097 MeV, t.j. 3-krát ťažšiu ako protón. Jej životnosť je cca. Bola objavená celá rodina psi-mezónov s rovnakým kvarkovým zložením, ktoré sa však nachádzajú v excitovaných stavoch a v dôsledku toho majú veľké hmotnosti. Bolo zrejmé, že musia existovať aj viazané stavy c-kvarku s kvarkami iných chutí. V časticiach tohto druhu nebude „čaro“ kvarku c kompenzované „antičarom“ kvarku, ako sa to stáva v psi-mezónoch. Preto sa takéto častice nazývajú očarované mezóny.
Každý človek počul o atómoch ao tom, že tieto malé častice hmoty tvoria hmotu okolo nás. Nie všetci však vedia, že atóm nie je základným „stavebným kameňom“ vesmíru. Čo je to? Jednoznačná odpoveď zatiaľ neexistuje. Ak však vezmeme do úvahy, že ide o hadrón, pomôže to objasniť problém.
Okolitá hmota a jej štruktúra
Začnime sa na otázku, čo je tento hadrón, pozerať zhora. Všetka hmota, s ktorou sa človek denne stretáva, ktorej sa môže dotýkať, hodnotiť jej farbu a iné vlastnosti, pozostáva zo zbierok molekúl a atómov. Tie sú zase tvorené elektrónmi a jadrami. Táto skutočnosť vznikla približne pred storočím vďaka práci Ernesta Rutherforda.
Teraz ignorujme elektrón a zvážme atómové jadro. Ako je známe, tvoria ho dva typy častíc: neutróny a protóny. A tu sa konečne dostávame k podstate veci, keďže neutrón a protón sú hadróny.
Koncept hadrónu
Vo všeobecnosti je hadrón častica, ktorá je tvorená kvarkami a môže sa podieľať na silných interakciách. Táto definícia neznie úplne jasne, pretože je potrebné vedieť, čo sú kvarky a silné polia, o ktorých bude reč nižšie. Aký je význam slova "hadrón"? Má grécky koreň a prekladá sa ako „masívny, hustý“. To znamená, že hovoríme o hustej častici hmoty s veľkou hmotnosťou.
Ako už bolo spomenuté vyššie, hadróny sú protón a neutrón, pričom každý z nich pozostáva z troch kvarkov.
Čo je to kvark?
V polovici 20. storočia začali fyzici z celého sveta pozorovať čoraz viac „elementárnych“ častíc v rôznych experimentoch. Experimenty sa spočiatku obmedzovali na štúdium prirodzenej rádioaktivity určitých chemických prvkov a potom boli zostrojené prvé urýchľovače častíc, ktoré umožňovali zrážať vysokoenergetické lúče častíc, čím sa výrazne zvýšil počet častíc. Ten mal rôzny náboj, rotáciu, hmotnosť, životnosť a odlišne sa správal pri rôznych interakciách (slabých, silných, elektromagnetických).
Celá táto obrovská vrstva informácií viedla k potrebe teórie, ktorá by spojila všetky častice. Takýmto teoretickým odhadom sa stal kvark. Tento názov prvýkrát použil americký fyzik Murray Gell-Mann v roku 1963. Je zaujímavé, že v jednom z literárnych diel zbadal slovo „quark“, čo znamenalo napodobeninu krik čajok.
Vďaka zavedeniu nového „stavebného bloku“ do fyziky elementárnych častíc všetky objavené zhluky hmoty presne zapadajú do rámca nového konceptu. Všimnite si, že kvarky tvoria iba hadróny, častice ako neutrína alebo elektróny patria do triedy leptónov, považujú sa za elementárne a kvarky s nimi nemajú nič spoločné.
Koľko kvarkov existuje a aké vlastnosti ich opisujú?
Hadróny sa skladajú z kvarkov. Ale čo je to kvark? Ide o skutočný objekt, ktorého veľkosť je v rozmedzí 10 -18 -10 -15 metrov. Existujú 3 generácie kvarkov, ktoré sa od seba líšia chuťou. V skutočnosti sa na tvorbe stabilných hadrónov podieľa len prvá generácia kvarkov. Ďalšie dve generácie majú veľkú hmotnosť (energiu), takže sa rýchlo menia na „základné“ kvarky.
Prvá generácia pozostáva iba z dvoch častíc: u alebo up kvarkov a d alebo down kvarkov. Líšia sa izospinom (u má +1/2, d má -1/2), nábojom a hmotnosťou. Spin uvádzame špeciálne preto, aby sme ukázali, že hovoríme o fermiónoch, ktorých správanie sa pri vysokých hustotách hmoty líši od bozónov (celočíselný spin). Príkladom toho druhého môžu byť fotóny, gluóny a akékoľvek iné „nosiče“ interakcie.
Povedzme si pár slov o chuti a farbe kvarkov, aby sme čitateľov nezdržali v zmätku. Chuť je súbor vlastností (izospin, „zvláštnosť“, „úžasnosť“, „spodná časť“, „vrchol“) kvarku, ktorý určuje typ jeho interakcie s bozónmi Z a W, to znamená, že určuje povahu. prechodu medzi kvarkami (slabé interakcie). Chuť častíc u a d je určená výlučne izospinom.
Čo sa týka farby, ide o úplne inú vlastnosť kvarkov, ako je ich elektrický náboj či hmotnosť. Prirodzene, nemá žiadne fyzické spojenie so slovom „farba“, ktoré je nám všetkým známe, a bolo tak pomenované, pretože môže mať jeden z 3 významov („modrá“, „červená“, „zelená“). Farba je spojená s trojrozmernosťou priestoru. Zhruba môžeme povedať, že farba je vektor smerovaný jedným z 3 smerov (x, y, z). Zavedenie farby pre kvarky umožnilo vysvetliť, prečo môžu byť v rovnakom stave (Pauliho vylučovací princíp, ktorým sa riadia všetky fermióny).
Ak zoberieme do úvahy spomínané dva kvarky (u, d) a tiež to, že každý z nich môže mať jednu z 3 farieb, dostaneme 6 rôznych „kociek“ na stavbu hadrónov. Toto číslo je potrebné vynásobiť 2, pretože pre každé z nich existuje jeho antičastica.
Klasifikácia hadrónov
Keď sa čitateľ zoznámi s významom slova „hadrón“ a pojmom kvarky, môže byť uvedená všeobecne akceptovaná klasifikácia elementárnych častíc. Všetky sú teda rozdelené do dvoch veľkých tried: hadróny a leptóny.
Hadróny sú zastúpené baryónmi a mezónmi. Prvé tvoria tri kvarky alebo tri anikvarky, druhé sú kombináciou iba 2 častíc: kvark-antikvark, preto všetky mezóny (pióny, kaóny) majú krátku životnosť a rýchlo anihilujú. Baryóny sú stabilné hadrónové častice s polovičným číselným spinom (fermióny). Protóny a neutróny sú prominentnými príkladmi baryónov a často sa nazývajú nukleóny, pretože tvoria atómové jadrá.
Význam hadrónov vo vesmíre je teda veľký, pretože všetka hmota okolo nás je baryón-leptón (elektrón je leptón). Moderná veda sa však priblížila k prahu objavu iného typu hmoty, teda nie baryón-leptonickej (tmavej hmoty, hmoty čiernych dier).
Nukleóny: protón a neutrón
Tieto elementárne hadrónové častice sú tvorené 2 typmi kvarkov: u a d. Zloženie protónu je opísané ako u-u-d, neutrónu - u-d-d. V nich sú kvarky viazané silnými interakciami, ktorých nosičmi sú gluóny. Čím ďalej sú kvarky od seba, tým silnejšie sa zvyšujú ich príťažlivé sily. Táto skutočnosť vysvetľuje, že v prírode nie je možné zistiť jediný kvark.
Pokiaľ ide o hmotnosť protónu a neutrónu, nemožno ju určiť jednoduchým sčítaním troch kvarkov, pretože je oveľa väčšia ako tento súčet. Faktom je, že k hmotnosti týchto hadrónov prispieva nielen kvark v pokoji, ale aj v pohybe (kinetická energia).
Protón a neutrón sa môžu navzájom transformovať v dôsledku slabých interakcií vedúcich k transformácii medzi kvarkami u a d.
Všimnite si, že oba kvarky v hadrónoch a hadrónoch navzájom interagujú prostredníctvom rovnakého mechanizmu – gluónového poľa.
Súčasný stav časticovej fyziky
Kvarky sa vo fyzikálnej teórii objavili začiatkom 60. rokov a už v 70. rokoch sa predpokladalo, že ani ony nie sú elementárnymi „stavebnými kameňmi“ a pozostávajú z takzvaných preónov. Tie posledné zatiaľ neboli objavené, no ak sa tak stane, malo by to výrazne zjednodušiť existujúcu teóriu elementárneho sveta.
Okrem vyššie uvedeného problému stále existuje niekoľko nevyriešených problémov:
- popis gravitácie a temnej hmoty nezapadá do štandardného modelu Vesmíru;
- prečo tri kvarky v protóne dávajú náboj elementárnej častici úplne inej triedy - elektrónu (leptónu);
- objavili sa dôkazy o existencii hadrónov pozostávajúcich nie z 2, ako sú mezóny, alebo 3, ako sú baryóny, ale z 5 kvarkov.
Žiadny zo spomínaných problémov nie je jednoduchý. Stačí povedať, že Albert Einstein venoval posledných 30 rokov svojho života riešeniu niektorých z nich a nedospel k žiadnemu výsledku. Mal IQ 160!
Hadróny sa delia na dve skupiny: mezóny (s = 0, 1, podieľa sa na silnej interakcii) a baryóny (s = 1/2, 3/2, podieľa sa na silnej interakcii). Baryóny sa delia na nukleóny (s = 1/2) a hyperóny (s = 1/2, 3/2).
2. Aká bola kvarková hypotéza M. Gellmana a D. Zweiga? Aké experimenty potvrdili existenciu trojbodových nábojov v nukleónoch? Prečo je spin týchto nábojov (kvarkov) polovičný?
Bolo to tak, že hadróny sú zložené častice. Existenciu troch bodových nábojov v nukleónoch potvrdil experiment, v ktorom sa skúmal rozptyl elektrónov s energiou 20 GeV protónmi a neutrónmi.Pretože nukleóny majú polovičný spin a skladajú sa z troch kvarkov, a ak predpokladáme, že všetky kvarky majú rovnaký spin, potom to musí byť polovičné číslo.
3. Uveďte výpočet možných elektrických nábojov kvarkov. Ako sa volali tieto kvarky?
Označme Q a q možné elektrické náboje kvarkov.
Ak túto sústavu dvoch rovníc vyriešime v dvoch premenných dostaneme
(takýto kvark sa nazýval u-kvark); q = -1/3е (d-kvark).
4. Aké zákony zachovania odzrkadľovali zachovanie náboja a hmotnostného čísla pri jadrových reakciách? Formulujte zákon zachovania baryónového náboja. Ako potvrdzuje nemožnosť rozpadu baryónu na menšie častice?
Zákon zachovania elektrického náboja odráža zachovanie nábojového čísla a zákon zachovania hmotnosti odráža zachovanie hmotnostného čísla.
Zákon zachovania baryónového náboja: baryónový náboj sa zachováva vo všetkých interakciách. Nemožnosť rozpadu protónov na menšie častice sa vysvetľuje zachovaním baryónového náboja. Baryónový náboj kvarkov sa rovná 1/3, pre baryóny (protóny a neutróny) B = 1 (baryónový náboj jadra). Počas β-rozpadu má zákon zachovania baryónového náboja tvar
Hadróny sa nazývajú častice zúčastňujúce sa na silných interakciách. Všetky hadróny sú zložené častice, pozostávajú z kvarkov alebo antikvarkov. Mesons- sú to hadróny pozostávajúce z páru kvark-antikvark, baryóny- sú to hadróny pozostávajúce z troch kvarkov (podľa toho sa antibaryóny skladajú z troch antikvarkov).
A už v tejto definícii, tak jednoduchej a krátkej, sa skrýva niekoľko jemností, o ktorých sa môžeme baviť veľmi dlho. Nebudeme sa venovať týmto rozhovorom, ale spomenieme len tri najdôležitejšie body.
Zložené cyprichki
Zvyčajne, keď hovoríme, že objekt sa skladá z častí, predpokladáme, že tieto časti možno aspoň v princípe od seba oddeliť a predstaviť každú z nich samostatne. Pre kvarky tento predpoklad nefunguje. Áno, nie je to veľmi intuitívna vlastnosť, je ťažké ju zladiť s každodennou skúsenosťou, ale tak to vo svete kvarkov chodí.
Fyzici v mnohých experimentoch vidia, že protóny, neutróny a iné hadróny skutočne pozostávajú z jednotlivých „hrudkov hmoty“, ktoré sa síce navzájom pohybujú, ale navždy ich držia pohromade gluónové sily. Nebude možné rozdeliť protón na jednotlivé kvarky ani oddeliť jeden kvark od ostatných. Hneď ako sa o to pokúsite, použite dostatočnú silu na vytiahnutie jedného kvarku z protónu a gluónové pole okamžite vytvorí nový pár kvark-antikvark. Namiesto vytiahnutia kvarku vytiahnete z protónu mezón a protón zostane protónom (obr. 1). Tento proces sa nazýva hadronizácia – „premena na hadróny“.
Toto správanie kvarkov sa nazýva uväznenie- „zajatie“ kvarkov vo vnútri hadrónov. Ukazuje sa to nie kvôli kvarkom samotným, ale kvôli silám, ktoré medzi nimi pôsobia. Silové pole, ktoré ich spája, nie je len silné, ale na rozdiel od elektromagnetických síl je veľmi zvláštne. Toto silové pole je schopné cítiť samo seba, schopné interagovať so sebou samým a tým sa posilňovať. V dôsledku toho sa ukazuje, že ak toto silové pole dostane všetok priestor, jeho energia sa bude zvyšovať donekonečna. To je veľmi nevýhodné z hľadiska energie; Pre toto pole by bolo oveľa výhodnejšie generovať veľa párov kvark-antikvark, ktoré sú týmto poľom uzavreté. A potom bude skrytý v jednotlivých kvarkových alebo antikvarkových kombináciách a nebude sa rozprestierať na celý priestor.
Vo fyzikálnom žargóne sa vlastnosť, ktorá umožňuje kvarkom vnímať gluónové pole, nazýva farba(nemá to samozrejme nič spoločné s optickými farbami, je to len pekný názov pre novú veličinu). Kvarky majú tri farby a antikvarky majú ďalšie tri opačné farby. A hadróny nie sú ľubovoľné, ale presne také kombinácie, v ktorých sa všetky farby „rušia“, alebo, ako hovoria fyzici, bezfarebné kombinácie (teda tri kvarky s tromi rôznymi farbami alebo kvark a antikvark s opačnou farbou).
Samozrejme, toto všetko je veľmi zjednodušený popis; skutočná situácia je oveľa zložitejšia. Navyše, fenomén uväznenia stále nie je dostatočne matematicky pochopený. Clay Mathematics Institute dokonca ponúkol za vyriešenie tohto problému miliónovú cenu. Na deskriptívnej úrovni sa však fenomén uväznenia považuje za ustálený.
Naivný model kvarku
Vyššie opísaná schéma, v ktorej sa kvarky zoskupujú do dvoch a troch a stávajú sa bezfarebnými hadrónmi, sa nazýva naivný model kvarku. Tento model nevysvetľuje, prečo sa všetky hadróny kombinujú iba po dvoch a troch. Je možné skonštruovať ďalšie bezfarebné kombinácie kvarkov a antikvarkov, vytvárať multikvarkové hadróny, ale z nejakého dôvodu sa s nimi v skúsenostiach nestretávame.
Alebo skôr, donedávna sa nestretli. Od polovice 21. storočia sa začali objavovať spoľahlivé experimentálne dôkazy, že niektoré hadróny nezapadajú do jednoduchej schémy naivného modelu kvarku. Takéto hadróny sa nazývajú exotické. Je pravda, že počet exotických hadrónov, ktoré sú dnes známe, je veľmi malý, iba niekoľko kusov oproti niekoľkým stovkám obyčajných hadrónov – a všetky z nich sú mezóny; Zatiaľ nie sú potvrdené údaje o pentakvarkoch a iných exotických baryónoch.
Ukazuje sa, že príroda stále presahuje najjednoduchšiu schému, ale veľmi neochotne. Prečo sa to deje a čo vlastne exotické hadróny sú, zostáva predmetom aktívneho výskumu.
Kompozícia je relatívny pojem!
Dokonca aj v slove " pozostáva z„Je tam skrytých veľa jemností. Ide o to, že vyhlásenie „ protón pozostáva z troch kvarkov“ funguje dobre len pre stacionárny alebo pomaly sa pohybujúci protón. Ak protón letí rýchlosťou blízkou rýchlosti svetla, jeho zloženie sa radikálne zmení: akoby sa v ňom „narodili“ početné kvarky, antikvarky a gluóny (súhrnne sa nazývajú partons), ktoré letia dopredu v jednom kompaktnom oblaku a v skutočnosti predstavujú protón. Pri zrážke takýchto rýchlo letiacich protónov sa v skutočnosti nezrazí celý zástup týchto jednotlivých častíc, ale naraz len jeden partón (občas aj viac); pozri obr. 2.
Kvarky a ich vlastnosti
V súčasnosti je známych šesť odrôd (vo fyzickom žargóne - arómy) kvarky. Označujú sa písmenami u, d, s, c, b, t a sú v pároch spojené do troch generácií kvarkov (obr. 3). Z nich len prvých päť sa podieľa na tvorbe hadrónov. Top kvark t je taký ťažký, že sa extrémne rýchlo rozpadá a jednoducho nemá čas na vytvorenie hadrónov. Je tiež známe, že neexistujú žiadne iné kvarky; aspoň neexistujú žiadne iné svetelné kvarky, ktoré by mohli vytvárať skutočné hadróny.
Pozrime sa v krátkosti na všetkých päť kvarkov „tvoriacich hadrón“.
- Svetlé kvarky u(hore, horné) a d(dole, nižšie). Svetlé kvarky sú v prírode najbežnejšie. Z nich sú vyrobené protóny (uud), neutróny (udd), nosiče jadrových síl a pí-mezóny. Zvyčajne sa píše, že hmotnosti u- a d-kvarkov sú niekoľko MeV, ale toto číslo je pre hadrónovú fyziku takmer zbytočné. Faktom je, že hmotnosti hadrónov sa získavajú nielen z kvarkových hmôt, ale aj z ohraničenia, ktoré prispieva k celkovej hmotnosti hadrónu od 100 do niekoľkých stoviek MeV.
- Podivný kvark s. Názov „podivný“ vznikol historicky, keď sa častice, ktoré ho obsahujú (podivné hadróny), len začínali objavovať v experimentálnych údajoch a správali sa „nejako inak“ v porovnaní so známymi hadrónmi. Podivné hadróny sa už dlho nepovažujú za niečo neobvyklé, v moderných experimentoch sú to celkom „rutinné“ častice.
- Charm kvark c. Takéto roztomilé meno je len vtipom fyzického žargónu, ktorý čiastočne rozjasňuje suché texty o hadrónovej fyzike. Častice obsahujúce tento kvark (charm hadróny) sú ťažšie ako ich ľahké náprotivky (približne 1,5 GeV sa k ich hmotnosti pridáva na každý c-kvark) a nežijú dlho, rádovo jednu pikosekundu (v pokojnom rámci častice) . Napriek tomu im to umožňuje odletieť z miesta narodenia na vzdialenosti rádovo milimetra, ktoré detektory spoľahlivo zaznamenajú. Toto oddelenie udalostí zrodenia a rozpadu umožňuje jasne identifikovať takéto hadróny.
- Krásny kvark b ešte ťažší, jeho hmotnosť je asi 5 GeV, ale jeho životnosť je ešte dlhšia ako životnosť c-kvarku - asi 1,5 ps. Pretože hmotnosť b-kvarku je oveľa väčšia ako škála hadrónovej hmotnosti (niekoľko stoviek MeV), je veľmi vhodné opísať hadróny krásy ako spojený systém ťažkého a ľahkého kvarku; Mnohé pokroky v teoretickom popise krásnych hadrónov sú spojené práve s týmto jednoduchým faktom.
Klasifikácia hadrónov
Bežné notácie
Hadróny môžu obsahovať ľubovoľnú kombináciu týchto piatich kvarkov, ktoré sa tiež môžu navzájom pohybovať rôzne, rovnako ako sa môžu elektróny pohybovať rôzne okolo jadra. Preto aj z malého počtu kvarkov je možné v zásade vytvoriť neobmedzený počet hadrónov. Samozrejme, ako ich experimentálne otvoriť, je samostatná otázka.
Mezóny a baryóny s rôznym zložením kvarkov sú označené rôznymi veľkými písmenami; v tomto prípade sa mezóny zvyčajne označujú latinskými písmenami (K-mezóny, D-mezóny, B-mezóny) a baryóny gréckymi písmenami (Λ, Σ, Ξ, Ω). Výnimkou sú historicky ustálené názvy: π-mezóny, ρ-mezóny, p, n atď. V rámci tej istej rodiny sú častice označené tým istým písmenom, ale buď sú im priradené indexy, alebo sa v zátvorkách pridáva hmotnosť. Napríklad „obyčajný“ mezón B s kvarkovým zložením (d-anti-b) je označený ako B, ale mezón so zložením s-anti-b je označený ako B s a nazýva sa zvláštny rozkošný mezón. Obyčajný Λ baryón s kvarkovým zložením uds sa jednoducho označí Λ a excitovaný stav tých istých kvarkov s celkovou hmotnosťou 1519,5 MeV sa označí Λ(1520).
Špeciálnu triedu tvoria mezóny s kvarkom a antikvark rovnakej príchute, najmä c-anti-c a b-anti-b. Takéto stavy sú tzv quarkonia(a konkrétne - „charmónium“ v prípade c-anti-c a „bottomónium“ v prípade b-anti-b), analogicky s pozitróniom, ktoré pozostáva z elektrónu a jeho antičastice, pozitrónu. V rámci rodiny kvarkónií existuje veľa stavov s mierne odlišnými hmotnosťami, ktoré sa môžu navzájom prechádzať emitovaním fotónov, analogicky k elektrónovým prechodom medzi energetickými hladinami v excitovaných atómoch.
HADRONS
HADRONS
Fyzický encyklopedický slovník. - M.: Sovietska encyklopédia. . 1983 .
HADRONS
(z gréckeho hadros – veľký, silný; termín navrhol L. B. Okun v roku 1967) – častice podieľajúce sa na silná interakcia. Všetci patria A. baryóny(vrátane - protónu a) a mezóny. A. majú kvantové čísla, ktoré sú zachované v silných interakčných procesoch: zvláštnosť, čaro, krása a iné.A. blízko hmotnosti, ktoré majú rovnaké hodnoty uvedených kvantových čísel, ako aj baryónové číslo a späť je možné kombinovať do izotopové multiplety, vrátane A. s dekomp. elektrický poplatky. Izotopický , líšiace sa len svojou podivnosťou, môžu byť zase spojené do väčších skupín častíc - supermultipletov skupiny SU(3).
Vo voľnom stave sú všetky elektróny (možno s výnimkou protónu) nestabilné. Tie z nich, ktoré sa rozpadajú v dôsledku silnej interakcie, majú charakteristický čas rádovo 10 -22 -10 -23 s a sú tzv. rezonancie(výnimkou sú tzv. vektorové mezóny so skrytým šarmom: alebo so skrytou krásou: , ktorých životnosť je 10 -20 s). A., rozpadajúce sa v dôsledku slabého alebo elektromagnetického interakcie, tzv stabilné, pretože ich životnosť je o mnoho rádov dlhšia ako charakteristická doba silnej interakcie. „Stabilné“ (v tomto zmysle) atómy okrem nukleónov zahŕňajú hyperóny 
,
baryón
, mezóny
, čarovné mezóny D, F atď.
A. sú kompozitné systémy. Väčšina známych baryónov pozostáva z troch kvarkov a mezóny pozostávajú z kvarku a antikvarku (aj keď je možné, že obsahujú ďalšie páry kvark-antikvark, napríklad mezóny 2 kvarkov a 2 antikvarkov). Hodnoty podivnosti, šarmu a iných podobných kvantových čísel A. sú určené počtom podivných, ktoré sú zahrnuté v ich zložení ( ja), očarený ( s), krásnych (6) a iných možných typov (príchutí) kvarkov a zodpovedajúcich antikvarkov.
Lit. pozri pod čl. Silná interakcia, elementárne častice. S. S. Gerstein.
Fyzická encyklopédia. V 5 zväzkoch. - M.: Sovietska encyklopédia. Šéfredaktor A. M. Prochorov. 1988 .
Pozrite sa, čo sú "HADRÓNY" v iných slovníkoch:
Moderná encyklopédia
Hadróny- (z gréckeho hadros veľký, silný), všeobecný názov elementárnych častíc zúčastňujúcich sa na silných interakciách (pozri Základné interakcie). Hadróny sú protóny, neutróny, mezóny atď. Hadróny pozostávajú z kvarkov. Termín bol zavedený... Ilustrovaný encyklopedický slovník
Elementárne častice podieľajúce sa na silnej interakcii (baryóny a mezóny vrátane všetkých rezonancií) ... Veľký encyklopedický slovník
HADRONS- rozsiahla trieda „ťažkých“ základných (pozri), ktorá sa zúčastňuje všetkých interakcií, vrátane silných (pozri). A. zložité častice hmoty, ktoré pripomínajú atómové jadrá, obsahujúce namiesto protónov a neutrónov (pozri). A. zahŕňajú (pozri),… … Veľká polytechnická encyklopédia
Elementárne častice podieľajúce sa na silnej interakcii (baryóny a mezóny vrátane všetkých rezonancií). * * * HADRONS HADRONS, elementárne častice podieľajúce sa na silnej interakcii (pozri SILNÁ INTERAKCIA) (baryóny (pozri BARYÓNY) a mezóny (pozri ... encyklopedický slovník
- (gr. adros strong) všeobecný názov amentárnych častíc (baryónov vrátane všetkých rezonancií a mezónov) podliehajúcich silnej interakcii (táto interakcia je zodpovedná za stabilitu atómových jadier). Nový slovník cudzích slov. od EdwART, ... ... Slovník cudzích slov ruského jazyka
hadróny- hadronai statusas T sritis chemija apibrėžtis Stipriąja sąveika pasižyminčių elementariųjų dalelių klasė. atitikmenys: angl. hadróny rus. hadróny... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
Všeobecný názov pre elementárne častice, ktoré sa zúčastňujú silných interakcií (pozri Silné interakcie). Trieda A zahŕňa protón, neutrón, hyperóny, mezóny, ako aj všetky rezonančné častice (pozri Elementárne častice) ... Veľká sovietska encyklopédia
- (z gréckeho hadros veľký, silný) trieda elementárnych častíc zúčastňujúcich sa na silnej interakcii, ako aj na slabej interakcii a elektromagnetickej interakcii. A. zahŕňajú všetky baryóny a mezóny vrátane rezonancií a im zodpovedajúce... ... Veľký encyklopedický polytechnický slovník
Elementárne častice podieľajúce sa na silnom interakčnom roji vedú k vytvoreniu pevnej väzby medzi nukleónmi v jadrách (interakčný polomer cca 10 13 cm). Hadróny zahŕňajú baryóny a mezóny vrátane rezonancií... Prírodná veda. encyklopedický slovník
knihy
- Sada stolov. fyzika. Fyzika vysokých energií (12 tabuliek), . Vzdelávací album 12 listov. Článok - 5-8675-012. Zloženie a rozmery jadra. Väzbová energia nukleónov v jadre. Prirodzená rádioaktivita. Zákon rádioaktívneho rozpadu. Jadrová reťazová reakcia...
