építőkövei az univerzum
építőkövei az univerzum
A Standard Modell - a fő elmélet, amely megmagyarázza a szerkezet a világegyetem, három típusú részecskék: kvarkok, leptonok, és nyomtáv bozonok. Az utolsó - ez az úgynevezett részecske-hordozók a négyféle alapvető fizikai kölcsönhatások (például, egy foton felelős az elektromágneses erő), és a fennmaradó összeget, hogy az ismerős, kézzelfogható számít. Leptonok (az típusú részecskék, amelyek magukban foglalják az elektronok vagy neutrínók) van egy viszonylag kis tömeget és létezhetnek szabad formában, és kvark állandó kapcsolatban egymással láncok erős kölcsönhatás.
Most úgy gondoljuk, hogy ezek csak akkor létezhet, párban -, akkor a kvarkok forma részecskék, úgynevezett mezonokból vagy három - ezeket a részecskéket nevezzük barionok (például protonok és neutronok - csak hadronokat minden alkotja három kvark). De miután a gyorsító fedezték álló részecskéket négy vagy öt kvarkok, klasszikus fogalmak a Standard Modell már úgy tűnik, hiányos.
- Hogyan és mikor fedezték fel a kvarkok magukat?
- A közép-60-as a múlt század már sokat tudott az elemi részecskék, de nem értem, hogyan működnek. Voltak protonok neutronok, gyorsítók és a kozmikus sugárzás talált pi-mezonok, K-mezonok, és hogy 1964-ben az amerikai fizikus Marie Gell-Mann javasolt egy egyszerű elmélet, amely mindezeket az elemi részecskék lehetnek csak három különböző kvark . Fokozatosan, számuk nőtt hat, belül ugyanaz a protonok valóban megtalálta a „inhomogenitás”, amely azonosítható kvarkok de magukat a szabad állapotban még soha senki nem látott. Ez az úgynevezett szülés: knock out egy kvark mezon vagy hadron, a modern eszmék, ez egyszerűen lehetetlen.
- Miért a kvarkok nem lehet elválasztani?
- Quarks kapcsolódnak egymáshoz erős kölcsönhatás, és amikor megpróbáljuk elvenni őket, ők vonzzák egymást és így tovább. Ezt nehéz elképzelni, de az ingatlan a természet. Amikor tenyészteni két elektromos töltés, hogy kölcsönhatásba gyengébb, amikor a rakéta megy az űrbe, akkor kevésbé vonzza a Föld - olyan tulajdonságok gravitációs és az elektromágneses kölcsönhatás, de erős egészen körül. Hogy feloldja a kvarkok, meg kell tenni annyi energiát, hogy már elég az új kvarkok, amelyek azonnal újra összegyűlnek párban és megháromszorozza az eredeti kvarkok. Ezért elemi részecske fizika bevezetett különleges értéke az úgynevezett színes díjat. Kvarkok maguk is piros, kék, zöld vagy antired, antiblue és antizelenymi, de természetben megfigyelhetők csak a színtelen kombinációk: párok, hármasok, vagy akár négyágyas, mint abban az esetben az új részecske. Például a proton két up kvark - egy kék és egy piros - és az egyik alsó kvark zöld. Ennek eredményeként a három szín, így színtelen kombinációja.
- Szóval, a kvarkok szó jelennek meg a semmiből? Csak, hogy megszületett az energetikai vérrögök?
- Igen. Minden egyes elemi részecske - bizonyos értelemben csak egy massza, vagy ami ugyanaz az energia. Azonban sokan közülük az életszínvonal a makroszkopikus világ nagyon kicsi, eltűnő a másodperc törtrésze. Ezt követően, törnek, és ettől a ugyanaz az energia képezik a más részecskék. Például a pi-mezon bomlik a müon és egy neutrínó, neutron szabad állapotban - egy proton, elektron és egy neutrínó és a Higgs-bozon képes lebomlani akár különböző módon használható: az törni egy pár bájos kvarkok, egy pár foton, egy pár Z-bozon és stb Tehát, hogy az elemi részecskék folyamatosan lebomlanak, fordult a kis számú stabil, hosszú-élettartamú fajok, mint például elektron, foton, neutrínók és a proton.
Accelerator „Tevatron”, amelyen az új részecskét fedeztek fel. Fotó: Reidar Hahn / Fermilab
- hogyan kell megnyitni egy új tetrakvark?
- Hogy biztos abban, hogy ez valóban tetrakvark, nem a zaj?
- És ez is lehet, hogy ez nem tetrakvark, de például egyfajta atom két szorosan egymás mezonoknak?
- Itt van egy kis segítség elmélet. Ők lehet számítani a kötési energiája ez az atom, és kiderül, hogy viszonylag kicsi - szinten 5-10 MeV. Ez egy hipotetikus objektum könnyen törik két mezonokból, és ebben az esetben a kötési energia mintegy 100 MeV - kemény, erősen csatolt objektum. Ezek stabil molekulák valószínűleg nem fog megtörténni. Tehát valószínűleg ez a négy kvarkok szorosan kapcsolódik össze egyetlen részecske.
- A másik gyorsító is nyitott tetrakvark és pentaquarks. Az új részecske, mint ők?
- Igen, a Large Hadron Collider (LHC) talált pentakvark. a KEKB gyorsító Japánban - tetrakvark Z (4430), más kísérletekben is talált hasonló részecskéket. Apropó, mi is először vadászott így pentaquarks hogy talált az LHC, de nem volt a statisztika, és elkezdtünk keresni részecskék kissé eltérő energiákkal - használt kísérleti intuíció. Z (4430) egy kicsit könnyebb és a többi áll a kvarkok: A bűvös túró, antikvark elbűvölte, felső és alsó. Ez mind kvarkok első és második generációs, hogy viszonylag könnyű és gyakori. És a részecske helyett elbűvölte kvark és antikvark van egy furcsa kvark a második generáció, és elég nehéz kvark a harmadik.
- Ez a készítmény meglepetés volt?
Nos, nem létezik jó modell, ami megmagyarázná, hogyan részecskék képződnek vagy eltörhet több mint három kvark. Ezért minden új felfedezés lesz meglepetés, és hozza a sok hasznos információt.
Kísérletezők igyekeznek a lehető legnagyobb mértékben az új részecskék az új struktúra, és elméleti gondolkodás egy olyan modell, amely képes megmagyarázni egy ilyen „multi-konfigurációt. Most megmutattuk, hogy egy részecske képezheti kvarkok három generáció és négyféle - mint korábban nem létezett.
- Azt hittem, hogy csak a két kvark és három kvark részecskék. Most megnyílt tetrakvark és pentaquarks. Mi a következő: arról, hogy várjon hat vagy részecskéket, mondjuk, 10 kvarkok?
- Elméletileg bármilyen tilalmat a részecskék több mint három kvark nem. De az intuíció azt sugallja, hogy ha van egy részecske, például a hat kvark, tömege olyan nagy, és az élet az idő olyan kicsi, hogy szinte lehetetlen regisztrálni. Ez mind kémiai elemek a periódusos rendszerben. Lehet egyre szerezni protonok és a neutronok, de egy bizonyos ponton a saját össztömege lesz olyan nagy, hogy a mag instabillá válik. Ezeket az elemeket nagyon gyorsan szétesnek. Természetesen az új kernel folyamatosan létre Dubna. de ez egyre nehezebb. Gyanítom, hogy valami hasonló megtörténhet a kvarkok, de számuk jóval kevésbé kritikus.
- Miért váltak nyílt sok új részecskék?
- Jelentősen megnőtt a kísérletek gyorsítók és képességeiket. Ezért az elmúlt 10-12 évben, amit azóta több tucat új részecskék, és nem zárja ki, hogy a jövőben még inkább. Működteti az LHC, hamarosan újra megnyitja KEKB Japánban - most az intenzitása az elektronok áramlását és pozitron, amelyek szembesülnek lesz magasabb 40 alkalommal. Egyébként a 60-as években a múlt század, véleményem szerint, néhány tíz részecske található, hogy mielőtt a kvarkmodell, sikertelenül próbálták osztályozni. Annak érdekében, hogy a mennyiségi méréseket a kísérleti fizikusok egy bizonyos ponton meg kell alakítani a minőségi megértése az új elméletet. Amikor elküldte a cikket a magazinban, és közzétette preprint, az elkövetkező néhány nap volt, csak hat elméleti munka az eredményekre. De amikor létrehoz egy egységes modellt az új multiquark részecskék még nem tisztázott. Lehet, hogy egy pár év, és évtizedek óta.
- Egy új elmélet elfér a Standard Modell?
- Valószínűleg ez lesz kiterjesztése a Standard Modell, néhány új osztályozási részecskék benne. Mégis azt mondjuk, hogy tetrakvark pentaquarks és állnak azonos kvarkok és tartja össze ugyanaz az erős kölcsönhatás - csak meg kell érteni, hogy ez történik. Azonban, talán túlzok néhány: veletek vagyunk, hogy hosszú távon is alkotják a protonok, neutronok és elektronok, de nem valószínű, hogy valaha is képes teljesen megérteni, hogy az elemi részecskék alkotják az ember. És az új besorolás: talán szükség van egy alapvetően új megértése ható erők között kvarkok.
- És akkor is lehet, hogy a kvarkok maguk alkotják más, még kisebb részecskék?
- Ezt ellenőrizni minden egyes új gyorsító: az első dolog a fizika megpróbálják „szakítani” túró és megkeressük benne. De eddig semmi nem látható. Quark teljesen pontrØszecskØt minden kísérletben. De személy szerint biztos vagyok benne, hogy van valami mélyebb és mélyebb.
- terén elemi részecskefizika kísérleti felfedezések Mit vársz a legjobban?
- Szeretném látni a részecske felelős sötét anyag. Ez egy nagyon érdekes puzzle, ahol érintkezés asztrofizika és a részecskefizika. Megfigyelések azt mutatják, hogy közvetve is találunk ilyen részecskegyorsító vagy kozmikus sugárzás. By the way, most megdicsérni CERN projektek jövőbeni kísérletek az LHC és lásd, hogy a legújabb eredmények elemi részecskefizika, tökéletes összhangban a Standard Modell. Tehát alapvetően új fizika meg kell keresni azt a sötét anyag - a nehéz, mégis azt képzelni, hogy lehet leírni keretein belül a Standard Modell.