Охота за кварками

Пришлось по вкусу ученому и само слово "кварк"

звучное, диковинное, абсолютно незатасканное в других употреблениях.

Итак, М. Гелл-Ман выбрал слово, и оно пришлось к месту. Г. Цвейг же был менее удачлив. Он назвал гипотетические субчастицы, претендующие на роль истинных кирпичиков праматерии, "тузами". Эта картежная терминология оказалась не столь привлекательна (тузов-то 4!), теперь о ней почти никто не вспоминает.

А кварки прижились. Удивляло и радовало, что всего трех кварков было достаточно, чтобы конструировать из них - словно это детские кубики огромное число открытых к тому времени элементарных частиц.

И вновь раздались победные клики в стане физиков.

Казалось, наступила долгожданная пора, когда можно было "закрыть" большинство элементарных частиц за ненадобностью: ведь они были составными!

В 1965 году в журнале "Успехи физических наук"

академик Я. Зельдович пишет статью "Классификация элементарных частиц "в изложении для пешеходов". Уже само название подчеркивало: теперь тонкости микромира можно просто и ясно объяснить любому встречному, даже ребенку.

Академик писал в статье, что, возможно, физики добрались до атомизма нового типа, вскрыли, так сказать, новый пласт материи. Что создано нечто вроде новой таблицы Менделеева, только уже на субъядерном уровне.

Тон статьи был мажорный, радостный. "Современный физик имеет полное право повторить строки Ф. Тютчева", - писал Я. Зельдович, и цитировал их:

Счастлив, кто посетил сей мир

В его минуты роковые:

Его призвали всеблагие,

Как собеседника на пир;

Он их высоких зрелищ зритель,

Он в пх совет допущен был

И заживо, как небожитель,

Из чаши их бессмертье пил.

Омега-минус- гиперон

Не следует, однако, думать, что концепция кварков была сразу встречена физической общественностью с распростертыми объятиями. Вовсе нет! Как и все действительно новое и оригинальное, поначалу кварки были встречены в штыки. Научные журналы даже отказывались публиковать эту модель. Работы, где фигурировали тузы и кварки, казались не более чем теоретическим фокусом.

Всего более поражало в кварках то, что они обязаны были обладать... дробным зарядом! Вот этот психологический барьер физикам было труднее всего преодолеть.

Как же так? До этих пор считалось само собой разумеющимся, что заряд электронов (или равные ему с обратным знаком заряды протона или позитрона) - это и есть наименьшая возможная порция электричества, нерушимая, казалось, и неделимая. Но кварки потому и кварки, что для них невозможное стало возможным: одному из кварков совершенно необходимо было приписать заряд плюс 2/з, двум другим кваркам - заряд минус Vs.

Первоначально упоминание о дробях как о частях прежде неделимого электрона просто шокировало. Мерещилось нечто вроде полсобаки или собачьего хвоста, лапок, живущих самостоятельной жизнью. Вспоминался и гоголевский Нос, разгуливающий по Невскому проспекту микрофизики.

Понадобилось некоторое время, чтобы ошеломленным физикам кварки стали напоминать уже не тявкающий хвост, а нечто гораздо более тривиальное маленькую (меньше, чем электрон!) собачку, и все. Почему бы 7з заряда электрона (па данном этапе развития физики)

и не быть самым крохотным зарядом? Почему не предположить, что в электроне как раз и собралась троица таких необычных электрических элементов?

Кстати, заметим, кроме кварков, должны существовать еще и антикварки. Поэтому полный спектр кварковых зарядов есть + 1/3 и - 1/3, +2/з и -2/з.

Надо понимать еще и то, что кварки меж собой различаются не только зарядами, но и другими свойствами.

Поэтому главной троице кварков, кроме общей "фамилии", следовало - и это было сделано - присвоить и отдельные "имена".

Правда, имена эти пока еще не отстоялись окончательно: называют кварки по-разному: говорят о р-, п-, Я- кварках (от слов "протон", "нейтрон" и "лямбдачастица"). Их обозначают и как u, d и s (первые буквы слов up верхний, down - нижний, strange - странный). Еще - совсем в духе Д. Джойса! - кварки называют парком (р), нарком (п) и ларком (Я).

В этих именах-обозначениях очень красиво выглядят наши старые знакомцы протон (Р) и нейтрон (N) - будем обозначать их большими буквами, чтобы отличать от кварков (строчные буквы). По классификации М. ГеллМана и Г. Цвейга:

Р = ррп и N = рпп.

Схема кварков легко и просто объясняет, почему заряд протона единичный и положительный ( + 1), а у нейтрона заряд нулевой (0). Непосредственная проверка дает для протона (смотри только что приведенные выше равенства):

(+2/3) + (+2/3) + (-1/3) = +1

А для нейтрона имеем:

(+2/3) + (-1/3) + (-1/3) = 0.

Из кварков конструируются и наблюдающиеся в природе - об этом говорилось выше - синглеты, октеты и дециметы элементарных частиц. Так, группа из десяти частиц в кварковом "изображении" будет иметь такой вид:

_____________ЛЛЛ_____________.

________рЛЛ_______nЛЛ________.

____ррЛ_____pnЛ_______nnЛ____.

PPP____ppn_______Pnn______nnn.

Секрет построения этой пирамиды донельзя прост.

Мы последовательно перебираем все возможные комбинации троек, состоящих из элементов р, п и А,. Каждая из троек представляет собой элементарную частицу: