Глава 4. КВАРКИ И КВАРКОВЫЕ МОДЕЛИ

§ 1. Общие замечания

Теперь мы попытаемся вложить физическое содержание в те математические идеи, которые были описаны в предыдущей главе, а также рассмотреть их уместность в физике адронов. В кварковой модели кварки рассматриваются не как простые математические объекты, а допускается возможность того, что они каким-то образом реализуются в природе, хотя мы пока не знаем, как именно это происходит. Таким образом, кварки рассматриваются как фундаментальные строительные блоки адронной материи. Предполагается, что каждый адрон представляет собой связанное состояние кварков или антикварков, или тех и других, получающееся благодаря некоторой большой силе притяжения, природа которой неизвестна. -инвариантность означает, что все три кварка, составляющие триплетное представление группы имеют одну и ту же массу и что силы, действующие между кварками, не изменяются под действием преобразований из группы Этот факт обеспечивает существование (-мультиплетов, состоящих из -состояний в соответствии с формулами, приведенными в предыдущих главах. В случае точной симметрии состояния внутри каждого мультиплета вырождены по энергии. Если симметрия нарушена, то вырождение снимается. Следовательно, исходя из кварковой картины, мы естественным образом приходим к классификации мезонов, барионов и их резонансов по определенным -мультиплетам. В простейшей схеме, когда мезоны представляют собой -состояния, а барионы — -состояния, разрешены только синглеты, октеты и декуплеты [см. (2.8) и (2.17)]. Экспериментальное подтверждение

такого распределения адронов по -мультиплетам явилось одним из наиболее замечательных открытий в физике элементарных частиц за последние годы. Наблюдаемые мультиплеты вырождены только приближенно. Это показывает, что -симметрия является только приближенной симметрией.

Мы можем сделать еще один шаг и включить в рассмотрение спин, который трактуется нерелятивистски (см. ниже). Предположение о том, что взаимодействия между кварками не зависят также от направлений их спинов, автоматически приводит к классификации адронов по -мультиплетам [6, 10—12], каждый из которых, как мы видели, включает в себя в общем случае несколько -мультиплетов. Каждый из этих последних содержит систему состояний с одинаковым полным спином. Снова оказывается, что -мультиплеты реализуются в природе, а это означает, что -мультиплеты с различными спинами не являются совершенно независимыми. Однако большие различия масс внутри наблюдаемых -мультиплетов показывают, что эти мультиплеты являются отражением только весьма приближенной симметрии. Орбитальный момент можно без труда включить в эту картину. (В следующих главах мы покажем все это в явном виде.) Очевидно, существование высших мультиплетов, хотя и объясняется естественным образом в кварковой модели, ни коим образом не доказывает существования кварков как физических частиц.