Цветовой заряд
Cтраница 3
Как уже было сказано в 3.5, теория взаимодействия кварков и глюонов называется квантовой хромодинамикой. Это название отражает сходство в построении КХД и квантовой электродинамики ( КЭД), а также подчеркивает значение фундаментального свойства цвет для рассматриваемых явлений. В КХД цветовые заряды играют роль, сходную с ролью электрических зарядов в КЭД. [31]
 |
Кванты фундаментальных полей ( бозоны. [32] |
Таким образом, цветные кварки существуют только внутри бесцветных образований. Такое удержание или связывание ( confinement) кварков является результатом их обмена глюонами. Когда частицы с неравным нулю цветовым зарядом расходятся, энергия глюонного поля увеличивается. Если она достигает порога рождения кварк-антикварковых пар, связь между первичными кварками рвется, и в итоге рождаются новые бесцветные частицы - адроны и мезоны, которые и наблюдаются как реальные частицы. [33]
Изменения цвета кварков происходят таким образом, что адроны все время остаются бесцветными. То же относится и к антиадронам. Можно сказать, что цвет ( цветовой заряд, определяющий цветовое состояние) - это главная характеристика кварка с точки зрения сильного взаимодействия. [34]
Согласно гипотезе экранировки цвета, глюонное поле, создаваемое отд, кварком, поляризует вакуум настолько сильно, что из вакуума со стопроцентной вероятностью рождается антикварк, полностью экранирующий цветовой заряд пробного кварка. Аналогично, в случае пробного глюона, внесенного в вакуум, рождается другой глюон, экранирующий цветовой заряд первого. Конкретным механизмом экранировки цвета мог бы быть ( В. Н. Грибов, 1985) аналог хорошо изученного в квантовой электродинамике ( КЭД) явления сверхкритич. Известно, что при заряде ядра Z137 уровень энергии электрона опускается ниже порога дираковского моря электронов с отрицат. При этом становится энергетически выгодным рождение электрон-позитронной пары, причем электрон остается вблизи ядра и частично экранирует его кулоновское поле на больших расстояниях, а позитрон уходит на бесконечность. [35]
Цветовые заряды кварков создают цветовое поле, квантами которого являются глюоны. Существенно, что эти кванты сами обладают цветовыми зарядами. Поэтому в отличие от квантов электромагнитного поля ( фотонов) глюоны весьма активно взаимодействуют, взаимопревраща-ясь друг в друга и обмениваясь при этом цветовыми зарядами. Так, например, желто-оранжевый глюон, встретившись с красно-фиолетовым глюоном, превращается в красно-оранжевый глюон. [36]
Нуклоны, нейтрон и протон являются связанными состояниями кварков. Связь обеспечивается сильным взаимодействием между цветовыми зарядами кварков. Сильное взаимодействие быстро растет с расстоянием. Это приводит к тому, что частицы с цветовым зарядом - кварки и глюоны - всегда связываются в системы размером - 10 - 13 см, с полным цветовым зарядом, равным нулю, - так называемые белые состояния, к которым относятся все наблюдаемые адроны. [37]
Обычно цветовые заряды называют красным, синим и желтым цветами кварков. Антикварки соответственно обладают антикрасным, антисиним и антижелтым цветами. Существование таких элементарных частиц, как омега-гиперон, ставит и другую проблему: какими силами связываются между собой три кварка с одинаковыми электрическими зарядами. И эта проблема разрешается, если предположить, что между кварками с разными цветовыми зарядами действуют силы притяжения, обусловленные цветовым взаимодействием. Теорию, которая описывает цветовые взаимодействия кварков, называют квантовой хромодинамикой. [38]
Каждый кварк несет один из трех типов сильного заряда, который условно называется цветовым зарядом - синим, красным и зеленым. Эти заряды не имеют ничего общего с цветами видимого света. Аналогично тому, как электрически заряженные частицы взаимодействуют, обмениваясь фотонами, в сильных взаимодействиях цветные частицы взаимодействуют, обмениваясь квантами сильного взаимодействия - глюонами, число которых равно восьми. Лептоны, фотоны, W - и Z-бозоны не участвуют в сильных взаимодействиях и, следовательно, не имеют цветового заряда. [39]
Нуклоны, нейтрон и протон являются связанными состояниями кварков. Связь обеспечивается сильным взаимодействием между цветовыми зарядами кварков. Сильное взаимодействие быстро растет с расстоянием. Это приводит к тому, что частицы с цветовым зарядом - кварки и глюоны - всегда связываются в системы размером - 10 - 13 см, с полным цветовым зарядом, равным нулю, - так называемые белые состояния, к которым относятся все наблюдаемые адроны. [40]
Каждый глюон является носителем двух цветовых зарядов: одного цвета и одного антицвета. При испускании глюона кварк изменяет свой цвет, поглощение глюона также приводит к изменению цвета кварка. Комбинациями из трех цветов и трех антицветов получается восемь разных глюонов. Так как глюоны обладают цветовыми зарядами, их, как и кварки, нельзя получить в свободном виде. [41]
Все кварки обладают спином, равным 1 / 2, поэтому к ним относится принцип запрета Паули. Однако некоторые элементарные частицы состоят из трех одинаковых кварков. Например, омега-минус-гиперон Q - состоит из трех s - кварков. Нет никаких оснований для сомнений в применимости принципа Паули к системам из кварков. Поэтому следовало сделать вывод, что три s - кварка, входящие в состав Й - - гиперона, в действительности не тождественны, а отличаются друг от друга какими-то свойствами, до сих пор неизвестными в физике. Эти новые, неизвестные ранее свойства назвали цветовыми зарядами или цветами кварков. [42]
Страницы: 1 2 3