§ 2266. Кварки

Спектры атома и атомного ядра объясняются динамикой и взаимодействием их составных частей — электронов и ядра в случае атома, протона и нейтрона в случае атомного ядра.

Можно думать, что этим же объясняются бар ионный и мезонный Спектры. Если бы удалось показать, что нуклоны и мезоны сделаны

из каких-то более элементарных частиц, если бы оказалось возможным через взаимодействие этих субэлементарных частиц объяснить системы уровней бариона и мезона, то физика элементарных частиц приобрела бы законченность квантовой механики.

Пока эта задача далека от решения. Однако совсем недавно была предложена простая схема строения барионов и мезонов, которая так удачно описывает наблюдаемые энергетические уровни, что трудно эту удачу считать случайной. Экспериментальных подтверждений описанная гипотеза пока не имеет. Либо они будут получены в будущем с помощью новых ускорителей, превосходящих по мощности существующие, либо гипотеза окажется несостоятельной.

Даже в отсутствие экспериментальных подтверждений схема кварков останется полезной как метод классификации энергетических уровней барионов и мезонов. Для объяснения спектров вводится три типа кварков: (заряд странность (заряд странность 0) и (заряд и странность —1). Нужны также соответствующие античастицы, получающиеся заменой знаков 5 и заряда на обратные. Спин каждого из кварков равен

Приведенные на предыдущих двух рисунках барионный и мезонный спектры объясняются непредвзято. Для объяснения надо предположить, что барион состоит из трех кварков, а мезон из двух (кварк+антикварк). Нетрудно проверить, что правильные значения странности, заряда и спина получаются сразу же, если

Пионы придется построить из пар При помощи этой схемы хорошо описывается не только строение, но и переходы между уровнями.

Разумеется, введение кварков, даже если оно и окажется удачным, решает лишь часть проблем физики «элементарных» частиц. В целом эта область знания не получила еще стройности и ясности такой, которой обладают другие разделы физики.