градивните елементи на вселената
В стандартния модел - основна теория, която обяснява структурата на Вселената, има три вида частици: кварки, лептони и калибровъчен бозон. Последният - това е така наречените частиците носители на четирите вида основни физически взаимодействия (например, фотон е отговорен за електромагнитна сила), а останалото количество до познато, осезаем вещество. Лептоните (видът на частици, които включват електрони или неутрино) имат относително малки маси и могат да съществуват в свободна форма и извара постоянно свързани помежду си вериги силно взаимодействие.
Сега се смята, че те могат да съществуват само по двойки - след кварки частици форма, наречена мезони, или три - тези частици се наричат бариони (като протони и неутрони - е само адрони, всяка съставена от три кварка). Но след ускорителя са открити частици, състоящи се от четири или пет кварки, класическите понятия за Стандартния модел вече изглеждат непълни.
- Как и кога са били открити самите кварки?
- В средата на 60-те години на миналия век вече знае много елементарни частици, но не разбирам как те работят. Бяхте протони бяха неутрони, ускорител и космическите лъчи намери пи-мезони, K-мезони, както и че през 1964 г. американският физик Мари Гел-Ман предлага проста теория, в която всички тези елементарни частици могат да бъдат само три различни кварки , Постепенно броят им се увеличава до шест, вътре същите протоните установено, че наистина на "нееднородност", който е идентифициран с кварките, но себе си в свободно състояние никой досега не е виждал. Това се нарича раждане: нокаутирам отделен кварк мезон или адронен, в съответствие със съвременните идеи, това е просто невъзможно.
- Защо кварките не могат да се разделят?
- Кварките свързани помежду си от силното взаимодействие, и, когато се опитваме да ги отнеме, те са привлечени един към друг повече и повече. Това е трудно да си представим, но този имот на природата. Когато се раждат две електрически заряд, те си взаимодействат по-слаба, когато ракетата отива в космоса, е по-малко привлечени от Земята - са собственост на гравитационните и електромагнитните взаимодействия, но с по-силен през целия път наоколо. За да се разтвори кварките, ние трябва да се постави в толкова много енергия, че тя вече е достатъчно за появата на нови кварки, които са незабавно отново се събират по двойки и тройки оригиналните кварки. Ето защо, в областта на физиката на елементарните частици, въведена специална стойност, наречена цвят заплащане. Кварки се може да бъде червен, син, зелен или antired, antiblue и antizelenymi, но в природата те могат да се наблюдават само в безцветни комбинации: двойки, утроява или дори четири пъти, както е в случая на новия частиците. Например, протона се състои от две горни - един син и една червена - и един дънен кварк зелено. В резултат на трите цвята се получава безцветно комбинация.
- Така че, кварки могат буквално да се появяват от нищото? Просто да се роди от енергийните съсиреци?
- Да. Всяка елементарна частица - е в известен смисъл само маса, или това, което е една и съща енергия. Въпреки това, много от тях от стандарта на живот на макроскопичния свят е много малък, изчезващ за част от секундата. След това те се счупи, и от същата тази енергия се образуват други частици. Например, пи-Meson разпада в мюон и неутрино, неутрони в свободно състояние - в протон, електрон и неутрино и Higgs бозона може да се разпадне дори по различни начини: тя може да се счупят няколко очарователни кварки, чифт фотони, чифт Z-бозон и и т.н. Така, че елементарните частици непрекъснато се разлагат, превръщайки се в малък брой стабилни, дълготрайни видове, като електрон, фотон, неутрино и протон.
- как да се отвори нова Tetraquarks?
- Как уверен наистина сте, че това е Tetraquarks, не шум?
- И това може да се окаже, че това не е Tetraquarks, но, например, един вид атом от два близко разположени мезони?
- Тук имаме малко помощ теоретици. Те могат да се изчисли енергията на свързване на този атом, а се оказва, че е сравнително малка - на ниво 5-10 MeV. Това е хипотетичен обект лесно да се счупят на две мезони, и в този случай енергията на свързване на около 100 MeV - Трудно е, силно свързан обект. Тези стабилни молекули най-вероятно няма да се случи. Така че, най-вероятно, това е четири кварка тясно свързани заедно в една частица.
- На другите ускорители са отворили Tetraquarks и pentaquarks. Новата частица като тях?
- Да, Големия адронен ускорител (LHC) намери pentaquark. на KEKB ускорител в Япония - Tetraquarks Z (4430), в други експерименти също така, подобни частици. Между другото, ние също първоначално ловуват по този начин pentaquarks че намерените в LHC, но не сме имали статистиката, и ние започнахме да търсим частици с малко по-различни енергии - използват експериментално интуиция. Z (4430) е малко по-лесно и другите ни се състои от кварки: Чародейките кварк, антикварк очаровани, горна и долна. Това е всички кварки са първо и второ поколение, което е сравнително лесно и често. И в нашата частица вместо очарован кварк и антикварк имат странен кварк на второто поколение, и доста тежък кварк в третия.
- Този състав беше изненада?
Е, сега, не съществува един добър модел, който ще обясни как се формират частици или почивка на повече от три кварка. Ето защо, всеки ново откритие се превръща в изненада и носи много полезна информация.
Експериментите се стремят възможно най-много за нови частици с новата структура, и теоретици мислят за модел, който може да обясни такова "мулти-конфигурация. Сега ние показахме, че една единствена частица може да образува кварки на три поколения и четири различни вида - такива не са съществували преди.
- се смяташе, че само две извара и три-извара частици. Сега отвори Tetraquarks и pentaquarks. Каква е следващата стъпка: дали да се изчака шест или частици, да речем, 10 кварки?
- Теоретично забрани на частиците повече от три кварки не. Но интуицията подсказва, че ако има частици, например, от шестте кварки, масата й е толкова голям, а времето на живот е толкова малка, че е почти невъзможно да се регистрирате. Тази двете химични елементи в периодичната таблица. Може да бъде все повече и повече, за да спечелят протоните и неутроните, но в някакъв момент от общата им маса става толкова голяма, че сърцевината да стане нестабилна. Тези елементи са много бързо се разпадат. Разбира се, новото ядро е постоянно създаден в Дубна. но това става все по-трудно. Подозирам, че нещо подобно може да се случи с кварките, но броят им е много по-критичен.
- Защо сега са се превърнали в открити толкова много нови частици?
- Значително увеличаване на броя на експерименти с ускорители и техните възможности. Поради това, през последните 10-12 години сме разкрили десетки нови частици, и аз не изключвам, че ще бъде още повече. Работи ГАК, скоро ще отвори отново KEKB в Япония - сега интензивността на потока от електрони и позитрони, които са изправени ще има по-висок в 40 пъти. Между другото, през 60-те години на миналия век, по моя преценка, на няколко десетки частици беше установено, че преди моделът на кварк, безуспешно се опитваше да се класифицира. Така че количествени измервания на експериментални физици в един момент трябва да се превърне в качествен разбиране на новата теория. Когато изпратихме нашата статия в списание и е публикувал своята предпечат, през следващите няколко дни, имаше само шест теоретична работа на нашите резултати. Но когато ще се създаде единен модел за нови multiquark частици все още не е ясно. Това може да отнеме няколко години и десетилетия.
- Нова теория може да се вмести в Стандартния модел?
- Най-вероятно това ще бъде продължение на Стандартния модел, някаква нова класификация на частици в нея. И все пак, ние казваме, че Tetraquarks pentaquarks и се състоят от същите кварки и държани заедно от един и същ силното взаимодействие - просто трябва да се разбере как това се случва. Въпреки това, може би аз съм преувеличава някои от тях: ние сме с вас в дългосрочен план, също са съставени от протони, неутрони и електрони, но е малко вероятно някога да бъде в състояние да се разбере напълно как елементарните частици, съставени човек. И с новата класификация: може би един се нуждае от фундаментално ново разбиране за силите, които действат между кварките.
- И може да се окаже, че кварките от своя страна са съставени от други, още по-малки частици?
- Това се проверява за всеки нов ускорител: първото нещо във физиката се опитват да "разбие" кварк и го потърси вътре. Но засега нищо да се види. Quark е абсолютно една точка на частиците във всички експерименти. Но лично аз съм сигурен, че има нещо по-дълбоко и по-фундаментална.
- в областта на физиката на елементарните частици експериментални открития Какво чакате за най-много?
- Бих се радвал да види частица отговаря за тъмната материя. Това е един много интересен пъзел, в който контактни астрофизиката и физиката на елементарните частици. Наблюденията показват, че косвено можем да намерим такива ускорители на частици или в космическите лъчи. Между другото, аз сега предавам ЦЕРН проекти бъдещи експерименти в LHC и да видим, че всички най-новите резултати на физиката на елементарните частици, по-добро разбирателство със стандартния модел. Така че принципно нови физика трябва да го търсим в тъмната материя - още по-трудно да си представим, че това може да се опише в рамките на Стандартния модел.
Свързани статии