S-քվարկ

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
s-քվարկ, տարօրինակ-քվարկ
Ենթադաս քվարկ
Տեսակ ներատոմային մասնիկ
Կազմություն Տարրական մասնիկ
Վիճակագրություն Ֆերմիոնային
Սերունդ Առաջին
Հիմնարար փոխազդեցություններ Էլեկտրամագնիսականություն
Ձգողականություն
Թույլ
Ուժեղ
Նշանակումը s
Հակամասնիկ s-հակաքվարկ, տարօրինակ հակաքվարկ
Տեսություն Մարի Գել-Ման (1964)
Ջորջ Ցվայգ (1964)
Հայտնագործում 1968 թ., SLAC
Զանգված 95±5 ՄէՎ/c2[1]
Տրոհում u-քվարկ
Էլեկտրական լիցք -13 e
Սպին 12
Մոնտե Կարլո դրույթով համար 3


s-քվարկ, տարօրինակ քվարկ (նշանակումը՝ s, անգլ.՝ strange), քվարկներից զանգվածով երրորդ ամենաթեթևը, տարրական մասնիկ։ Հայտնաբերվել է ներատոմային մասնիկներում՝ հադրոններում։ Տարօրինակ քվարկով հադրոններ են կաոնը, տարօրինակ D-մեզոնը, սիգմա-բարիոնը, և այլ տարօրինակ մասնիկներ։

Հմավյած քվարկի հետ միասին պատկանում է նյութի երկրորդ սերնդին։ Էլեկտրական լիցքը13 e է, զանգվածը՝ 95±5 ՄէՎ/c2[1]։ Մյուս քվարկների նման, տարօրինակ քվարկը -1/2 սպինով ֆերմիոն է և մասնակցում է բոլոր չորս հիմնարար փոխազդցություններին՝ գրավիտացիային, էլեկտրամագնիսականությանը, թույլ և ուժեղ փոխազդեցություններին։ Տարօրինակ քվարկի հակամասնիկը տարօրինակ հակաքվարկն է (անգլիալեզու գրականության մեջ երբեմն կոչվում է հակատարօրինակ քվարկ կամ պարզապես հակատարօրինակ), տարբերվում է նրանից միայն մի քանի մեծությունների նշանով։

Առաջին տարօրինակ մասնիկը (տարօրինակ քվարկով մասնիկ) հայտնաբերվել է 1947 թ. (կաոնները), սակայն տարօրինակ քվարկի գոությունը (վերև և ներքև քվարկների հետ միասին) տեսականորեն առաջադրվել է միայն 1964 թ. Մարի Գել-Մանի և Ջորջ Ցվայգի կողմից՝ բացատրելու համար հադրոնների դասակարգման Ութական ճանապարհի սխեման։ Քվարկների գոյության առաջին վկայությունները ստացվեցին 1968 թ., Ստանֆորդի գծային արագացուցչային կենտրոնի խոր ոչ առաձգական ցրումների փորձերում։ Այս փորձերը հաստատեցին վերև- ու ներքև- քվարկների գոյությունը, ինչպես նաև տարօրինակ քվարկների, ինչպես պահանջվում էր Ութական ճանապարհի բացատրության համար։

Տարօրինակ քվարկով հադրոններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Տարօրինակ քվարկ ունեցող հադրոններից են՝

Բոլոր հադրոնների (այդ թվում՝ s-վալենտական քվարկներ չունեցող) կազմության մեջ կան վիրտուալ զույգեր, որոնք բաղկացած են տարօրինակ քվարկից և հակաքվարկից։

Պատմություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

Տարրական մասնիկների ֆիզիկայի ձևավորման սկզբում (20-րդ դարի առաջին կեսին), հադրոնները, ինչպիսիք են պրոտոնները, նեյտրոնները և պիոնները համարվում էին տարրական մասնիկներ։ Սակայն նոր հադրոնների հայտնաբերման հետ «մասնիկների գազանանոցը» աճեց՝ 1930- և 1940-ականներից հայտնի մի քանի մասնիկից դառնալով մի քանի դյուժին 1950-ականներին։ Սակայն որոշ մասնիկների կյանքի տևողությունը ավելի մեծ էր, մասնիկների մեծ մասը տրոհվում էին ուժեղ փոխազդեցության ազդեցությամբ, և կյանքի միջին ժամանակը մոտ 10−23 վայրկյան էր։ Թույլ փոխազդեցությամբ տրոհվելու դեպքում այն տևում էր մոտ 10−10 վայրկյան։ Ուսումնասիրելով այս տրոհումները՝ Մարի Գել-Մանը 1953 թ.[2][3] և Կազուհիկո Նիշիջիման (1955 թ.)[4] ստեղծեցին տարօրինակություն հասկացությունը (Նիշիջիման անվանեց այն էտա-լիցք՝ էտա-մեզոնի անունով, որը բացատրում էր երկարակյաց մասնիկների 'տարօրինակությունը'։ Գել-Ման-Նիշիջիմայի բանաձևը տարօրինակ տրոհումների հասկանալու արդյունքն է։ Սակայն մասնիկների միջև առնչությունները և ֆիզիկական հիմքը այս տարօրինակություն հատկությամբ պարզ չէր դառնում։ 1961 թ. Գել-Մանը[5] և Յուվալ Նեեմանը[6] (միմյանցից անկախ) առաջարկեցին հադրոնների դասակարգման ութական սխեման, կամ, ավելի տեխնիկական տերմիններով ասած, SU(3) սիմետրիա։

Այս դասակարգման սխեման հադրոններին դասում է իզոսպինային մուլտիպլետների շարքում, բայց դրա ֆիզիկական հիմքը դեռ անհայտ էր մնում։ 1964 թ. Գել-Մանը[7] և Ջորջ Ցվայգը[8][9] (իրարից անկախ) առաջարկեցին քվարկների մոդելը, որն այն ժամանակ բաղկացած էր միայն վերև, ներքև և տարօրինակ քվարկներից[10]։ Սակայն մինչ քվարկային մոդելը բացատրեց Ութական ճանապարհը, քվարկների գոյության ուղղակի վկայություն չեղավ մինչև 1968 թ. Ստանֆորդի գծային արագացուցիչային կենտրոնում[11][12]։ Փորձերը ցույց տվեցին, որ պրոտոնները ունեն ենթակառուցվածք, և որ պրոտոնները կազմված են երեք ավելի հիմնարար մասնիկներից։ Քվարկների մոդելն այսպիսով հաստատվեց[13]։

Սկզբում ֆիզիկոսները դժկամությամբ ընդունեցին այդ մարմինները որպես քվարկներ, փոխարենը գերադասելով Ռիչարդ Ֆեյնմանի փարթոնային նկարագրությունը[14][15][16], սակայն ժամանակի ընթացքում քվարկների տեսությունը ընդունվեց (տես Նոյեմբերյան հեղափոխություն)[17]։

Ծանոթագրություններ[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  1. 1,0 1,1 J. Beringer et al. (Particle Data Group) (2012)։ «PDGLive Particle Summary 'Quarks (u, d, s, c, b, t, b', t', Free)'»։ Particle Data Group։ Վերցված է 2012 թ․ նոյեմբերի 30–ին 
  2. M. Gell-Mann (1953)։ «Isotopic Spin and New Unstable Particles»։ Physical Review 92 (3): 833։ Bibcode:1953PhRv...92..833G։ doi:10.1103/PhysRev.92.833 
  3. G. Johnson (2000). Strange Beauty: Murray Gell-Mann and the Revolution in Twentieth-Century Physics. Random House. էջ 119. ISBN 0-679-43764-9. https://books.google.am/?id=iY0buZJ3kRAC&pg=PA119&lpg=PA119&dq=Isotopic+Spin+and+New+Unstable+Particles#v=onepage&q=Isotopic%20Spin%20and%20New%20Unstable%20Particles&f=false. «By the end of the summer... [Gell-Mann] completed his first paper, "Isotopic Spin and Curious Particles" and send it of to Physical Review. The editors hated the title, so he amended it to "Strange Particles". They wouldn't go for that either—never mind that almost everybody used the term—suggesting insteand "Isotopic Spin and New Unstable Particles".» 
  4. K. Nishijima Kazuhiko (1955)։ «Charge Independence Theory of V Particles»։ Progress of Theoretical Physics 13 (3): 285։ Bibcode:1955PThPh..13..285N։ doi:10.1143/PTP.13.285 
  5. M. Gell-Mann (2000) [1964]. «The Eightfold Way: A theory of strong interaction symmetry». in M. Gell-Mann, Y. Ne'eman. The Eightfold Way. Westview Press. էջ 11. ISBN 0-7382-0299-1. 
    M. Gell-Mann, The Eightfold Way: A theory of strong interaction symmetry, Synchrotron Laboratory, Report CTSL-20, California Institute of Technology, 1961 |
  6. Y. Ne'eman (2000) [1964]. «Derivation of strong interactions from gauge invariance». in M. Gell-Mann, Y. Ne'eman. The Eightfold Way. Westview Press. ISBN 0-7382-0299-1. 
    Original Y. Ne'eman (1961)։ «Derivation of strong interactions from gauge invariance»։ Nuclear Physics 26 (2): 222։ Bibcode:1961NucPh..26..222N։ doi:10.1016/0029-5582(61)90134-1 
  7. M. Gell-Mann (1964)։ «A Schematic Model of Baryons and Mesons»։ Physics Letters 8 (3): 214–215։ Bibcode:1964PhL.....8..214G։ doi:10.1016/S0031-9163(64)92001-3 
  8. G. Zweig (1964)։ «An SU(3) Model for Strong Interaction Symmetry and its Breaking»։ CERN Report No.8181/Th 8419 
  9. G. Zweig (1964)։ «An SU(3) Model for Strong Interaction Symmetry and its Breaking: II»։ CERN Report No.8419/Th 8412 
  10. B. Carithers, P. Grannis (1995)։ «Discovery of the Top Quark» (PDF)։ Beam Line (SLAC) 25 (3): 4–16։ Վերցված է 2008 թ․ սեպտեմբերի 23–ին 
  11. E. D. Bloom, Coward D., Destaebler H., Drees J., Miller G., Mo L., Taylor R., Breidenbach M. և այլք: (1969)։ «High-Energy Inelastic ep Scattering at 6° and 10°»։ Physical Review Letters 23 (16): 930–934։ Bibcode:1969PhRvL..23..930B։ doi:10.1103/PhysRevLett.23.930 
  12. M. Breidenbach, Friedman J., Kendall H., Bloom E., Coward D., Destaebler H., Drees J., Mo L., Taylor R. և այլք: (1969)։ «Observed Behavior of Highly Inelastic Electron–Proton Scattering»։ Physical Review Letters 23 (16): 935–939։ Bibcode:1969PhRvL..23..935B։ doi:10.1103/PhysRevLett.23.935 
  13. J. I. Friedman։ «The Road to the Nobel Prize»։ Hue University։ Վերցված է 2008 թ․ սեպտեմբերի 29–ին 
  14. R. P. Feynman (1969)։ «Very High-Energy Collisions of Hadrons»։ Physical Review Letters 23 (24): 1415–1417։ Bibcode:1969PhRvL..23.1415F։ doi:10.1103/PhysRevLett.23.1415 
  15. S. Kretzer, Lai H., Olness Fredrick, Tung W. և այլք: (2004)։ «CTEQ6 Parton Distributions with Heavy Quark Mass Effects»։ Physical Review D 69 (11): 114005։ Bibcode:2004PhRvD..69k4005K։ arXiv:hep-ph/0307022։ doi:10.1103/PhysRevD.69.114005 
  16. D. J. Griffiths (1987). Introduction to Elementary Particles. John Wiley & Sons. էջ 42. ISBN 0-471-60386-4. 
  17. M. E. Peskin, D. V. Schroeder (1995). An introduction to quantum field theory. Addison–Wesley. էջ 556. ISBN 0-201-50397-2. 

Գրականություն[խմբագրել | խմբագրել կոդը]

  • R. Nave։ «Quarks»։ HyperPhysics։ Georgia State University, Department of Physics and Astronomy։ Վերցված է 2008 թ․ հունիսի 29 
  • A. Pickering (1984). Constructing Quarks. University of Chicago Press. էջեր 114–125. ISBN 0-226-66799-5.