8.3. Кварковая модель адронов

Большое число элементарных частиц и в особенности адронов уже в начале 1950-х годов побудило физиков заняться поиском закономерностей в распределении их масс и других квантовых чисел. Эти поиски привели американского физика М. Гелл-Мана (р. 1929) к гипотезе, что все адроны являются комбинациями кварков.

По современным представлениям кварки - гипотетические материальные объекты, из которых состоят все адроны, т. е частицы, участвующие в сильном взаимодействии. К ним относятся все мезоны и барионы, а также многочисленные нестабильные (резонансные) элементарные частицы. Согласно новой гипотезе, мезоны

145

состоят из кварка и антикварка, барионы (тяжелые частицы, такие, как протон, нейтрон и им подобные) - из трех кварков. Гипотеза кварков стала необходимой для объяснения динамики различных процессов, в которых участвуют адроны. Но хотя она теоретически необходима, никакого экспериментального подтверждения, несмотря на многочисленные поиски с помощью ускорителей высоких энергий, в космических лучах и окружающей среде, их не было найдено. Это заставило физиков предположить, что здесь мы встречаемся с принципиально новым явлением природы, которое называют удержанием кварков. Однако это мнение не является общепринятым и встречает различные возражения.

На пути создания непротиворечивой теории элементарных частиц возникает немало трудностей, связанных, например, с получением бесконечно большого значения для некоторых физических величин, неясностью механизма определения массы "истинных" элементарных частиц и рядом других проблем. В последние годы наметилась тенденция преодоления этих трудностей путем отказа от представления об элементарных частицах как о точечных образованиях и признания их конечной протяженности, а также принятия новой геометрии на весьма малых расстояниях. По-видимому перспективным является также учет влияния гравитации на таких расстояниях. Новые пути исследования открываются также включением гравитационного взаимодействия в общую структуру взаимодействия элементарных частиц.

Атомистическая концепция опирается на представление о дискретном строении материи, согласно которому объяснение свойств физического тела можно в конечном итоге свести к свойствам составляющих его мельчайших частиц, которые на определенном этапе познания считаются неделимыми. Исторически такими частицами сначала признавались атомы, затем элементарные частицы, теперь кварки. Трудности, которые возникают при таком подходе, с общей, мировоззренческой точки зрения связаны, во-первых, с абсолютизацией аспекта дискретности, неограниченной делимости материи, во-вторых, с полной редукцией сложного к

146

простому, при которой не учитываются качественные различия между ними.

Поэтому с философской точки зрения особенно интересными представляются новые подходы к изучению строения материи, которые основываются не на поиске последних, неделимых и фундаментальных ее частиц, а скорее на выявлении их внутренних связей для объяснения целостных свойств других материальных образований. Такая точка зрения высказывалась еще В. Гейзенбергом (1901-1976), но пока не получила дальнейшего развития. По-видимому, на объединении концепций атомизма и дискретности, с одной стороны, и непрерывности, целостности и системного подхода - с другой, следует ждать дальнейшего прогресса в познании фундаментальных физических свойств материи. Во всяком случае редукционистская тенденция, связанная с попытками сведения свойств и закономерностей разнообразных сложных объектов и явлений к простым свойствам составляющих их элементов, в настоящее время наталкивается на серьезные трудности, преодоление которых возможно путем поиска альтернативных путей исследования.


Основные понятия и термины

  • Адроны
  • Антинейтроны
  • Кварк
  • Молекула
  • Электр
  • Фотон
  • Антипротоны
  • Атом
  • Планетарная модель атома
  • Редукция

Литература

Основная:

Марков М. А. О природе материи. - М.,1976.

147

Физический энциклопедический словарь. - М., 1983.

Дополнительная:

Коккедэ Я. Теория кварков. / Пер. с англ. - М., 1971.


Подумайте и ответьте

  1. Когда гипотеза об атомах вошла в естествознание и для чего она была использована?
  2. Какие новые открытия в физике опровергли представление об атомах как последних, неделимых частицах материи?
  3. Когда возникла революция в естествознании и к каким новым выводам она привела?
  4. Охарактеризуйте строение атома по модели Э. Ре-зерфорда.
  5. Что принципиально нового внес в эту модель Н. Бор?
  6. Какие новые частицы были открыты непосредственно после создания квантовой механики?
  7. Какие частицы стали называться элементарными и где вначале они были открыты?
  8. Какими общими свойствами обладают элементарные частицы?
  9. Какие частицы называются кварками и почему они не существуют в свободном состоянии?
  10. Что такое вещество и антивещество?
  11. Что называют аннигиляцией элементарных частиц?
  12. Какие реакции называются ядерными? Приведите примеры.

148



Купить BlueTooth гарнитуру

Яндекс цитирования Rambler's Top100
Tikva.Ru © 2006. All Rights Reserved