Quarks og den ottefoldige sti • James Trefil, Encyclopedia "To hundrede love i universet"

Quarks og den oktale sti

I de sidste to århundreder har forskere, der er interesseret i universets struktur, været på udkig efter de grundlæggende byggesten, som materien består af – de enkleste og ubestridelige komponenter i den materielle verden. Atomteori forklarede al forskelligartethed af kemikalier og postulerede eksistensen af ​​et begrænset sæt af atomer af de såkaldte kemiske elementer og forklarede naturen af ​​alle andre stoffer gennem deres forskellige kombinationer. På grund af kompleksiteten og mangfoldigheden på det eksterne niveau var forskerne derfor i stand til at bevæge sig til enkelhed og orden på elementært niveau.

Men et simpelt billede af materielle atomstrukturer står hurtigt over for alvorlige problemer. Først og fremmest begyndte man at finde fremmede mønstre i deres adfærd ved opdagelsen af ​​nye og nye kemiske elementer, hvilket dog kunne afklares ved at indføre det periodiske system Mendeleev til videnskabelig brug. Imidlertid er ideer om materiets struktur stadig meget komplicerede.

I begyndelsen af ​​det 20. århundrede blev det klart, at atomer slet ikke er elementære "byggesten", men de har selv en kompleks struktur og består af endnu mere elementære partikler – neutroner og protoner, der danner atomkerner og elektroner, der omgiver disse kerner.Og igen syntes kompleksitet på samme niveau at blive erstattet af enkelhed på det næste detaljeringsniveau af et stofs struktur. Men denne tilsyneladende enkelhed varede ikke længe, ​​da forskere begyndte at opdage flere og flere elementære partikler. Det sværeste var at håndtere mange hadroner – tunge partikler relateret til neutronen og protonen, som som det viste sig, er født i en række og umiddelbart forfald i processen med forskellige nukleare processer.

Desuden blev uforklarlige mønstre opdaget i forskellige hadroners adfærd – og fra dem begyndte fysikere at tage form af en slags periodisk bord. Brug af det såkaldte matematiske apparat gruppeteori, formåede fysikere at forene hadroner i grupper på otte to to partikler i midten og seks ved hjørnene af en almindelig sekskant. På samme tid har partikler fra hver oktalgruppe, som er placeret på samme sted i en sådan grafisk repræsentation, et antal fælles egenskaber, ligesom kemiske elementer fra en kolonne i det periodiske tabel viser lignende egenskaber og partikler placeret langs vandrette linjer i hver sekskant, har omtrent lige stor massemen afviger i elektriske ladninger (se tegning). Denne klassifikation hedder ottefoldige vej (til ære for doktrinen med samme navn i buddhistisk teologi). I begyndelsen af ​​1960'erne indså teoretikere, at et sådant mønster kun kan forklares ved, at elementære partikler ikke er egentlig sådanne, og at de selv består af endnu mere grundlæggende strukturelle enheder.

Disse strukturelle enheder kaldes kvarker (Ordet er lånt fra James Joyce's indviklede Finnegans Wake). Disse nye indbyggere i microworld viste sig at være meget mærkelige væsner. Til en start har de en brøkdel elektrisk ladning: 1/3 eller 2/3 af ladningen af ​​en elektron eller proton (se tabel). Og videre, som teorien udviklede, viste det sig, at du ikke kunne se dem særskilt, da de generelt ikke kan forblive i en fri tilstand, der ikke er forbundet med hinanden inden for elementære partikler, og selve deres eksistens kun kan bedømmes af de egenskaber, der vises af hadroner, som de er en del af. For bedre at forstå dette fænomen, kaldet fangenskab eller quark limbingForestil dig at du har i dine hænder en lang elastik, hvor hver ende er en kvark.Hvis du anvender tilstrækkelig energi til et sådant system – strækker du ledningen, vil den bryde et sted i midten, og du får ikke en fri ende, men du får to gummierledninger kortere, og hver af dem vil igen have to ender. Det er det samme med kvarker: Uanset hvilke energier vi har handlet om de elementære partikler, forsøger at "knock out" kvarker fra dem, vil vi ikke lykkes – partiklerne vil falde i andre partikler, fusionere, genopbygge, men vi får ikke fri kvarker.

I dag er der ifølge teori forudsagt eksistensen af ​​seks typer kvarker, og elementære partikler indeholdende alle seks typer er allerede blevet opdaget i laboratorier. De mest almindelige kvarker – topeller proton (betegnet af u – fra engelsk opeller pproton) og lavereeller neutron (betegnet af d – fra nedeller n – fra neutron), da de eneste virkelig langlivede hadroner – protonen (UUD) og neutronen (UDD). Den næste dublet indeholder mærkelig kvarker s (mærkelig) og fortryllet kvarker med (charmeret). Endelig består den sidste dublet af smuk og sand kvarker – b (fra skønhedeller bund) og t (fra sandhedeller top). Hver af de seks kvarker ud over den elektriske ladning er kendetegnet ved isotopisk (betingelsesmæssigt rettet) tilbage spin. Endelig kan hver kvark tage tre værdier af et kvante nummer, som kaldes dets efter farve (farve) og besidder duften (smag). Naturligvis lugter kvarker ikke og har ikke farve i traditionel forstand, det er bare, at navnet historisk har været brugt til at angive deres specifikke egenskaber (cm. Quantum Chromodynamics).

Standardmodellen stopper ved niveauet af kvarker i detaljer i strukturen af ​​materie, som vores univers består af; kvarker – den mest grundlæggende og elementære i sin struktur. Nogle teoretiske fysikere mener dog, at "en løg kan skrælles yderligere", men det er rent spekulative konstruktioner. I min personlige opfattelse beskriver standardmodellen korrekt materiens struktur, og i det mindste i den retning har videnskaben nået den logiske afslutning af kognitionsprocessen.

Se også:

1980-eTidligt Universe

Murray GELL-MAN
Murray Gell-Mann, s. 1929

Amerikansk fysiker. Født i New York i en familie af indvandrere fra Østrig. Hans bog "The Eightfold Path" (Ottefoldige måde, 1964), skrevet i samarbejde med Yuval Neeman (Yuval Ne'eman, 1925-2006) lov til at systematisere i en række forskellige frugtbare elementære partikler, der lignersom det periodiske bord foreslået af Dmitri Ivanovich Mendeleev hjalp med at klassificere kemiske elementer på en ordnet måde. Til dette arbejde og udviklingen af ​​teorien om kvarker og subatomære interaktioner blev Gell-Man tildelt Nobelprisen i fysik for 1969. Senere begyndte Gell-Man at studere komplekse adaptive systemer.


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: