Сегодня все кварки уже обнаружены, и в их существовании никто не сомневается. Более того, выдвинута гипотеза о прото-кварках (преонах и т.д.) — частицах следующего структурного уровня строения материи. Однако возможно, что деление вещества на каком-то этапе прекращается, причем нетривиальным образом: составные части адронов теряют возможность самостоятельного существования в свободном виде. Вполне вероятно, что процесс дробления вещества останавливается именно на кварках. Как образно выразился В.Л.Гинзбург, «"матрешка" — деление вещества на все более "мелкие" части — должна же когда-то исчерпаться».
Существование кварков и глюонов приводит к появлению нового состояния вещества, которое носит название кварк-глюоная плазма. Это плазма, состоящая не из электронов и ионов, как обычная плазма, а из кварков и глюонов, слабо взаимодействующих друг с другом или не взаимодействующих вообще. Кварк-глюон-ная плазма также считается обнаруженной, хотя это утверждение неоднозначно и является предметом многочисленных дискуссий.
Одной из главных задач микрофизики, о решении которой мечтал еще А. Эйнштейн, является создание единой теории поля, которая объединила бы все известные фундаментальные взаимодействия. Создание такой теории означало бы фундаментальный прорыв во всех областях науки, однако сейчас мы находимся только на подходе к этому.
К настоящему времени создана и признана теория, которая объединяет два фундаментальных взаимодействия — слабое и электромагнитное. Она называется единой теорией слабого и электромагнитного {электрослабого) взаимодействия и утверждает, что существуют особые частицы — переносчики взаимодействия между электронами, протонами, нейтронами, нейтрино. Эти частицы, названные бозонами W+, W~ и Z°, были теоретически предсказаны в 70-х гг. XX в. и экспериментально обнаружены в 1983 г. на ускорителе в ЦЕРНе (Женева, Швейцария). Главной нерешенной
233
задачей здесь является построение спектра масс частиц,
предсказание их масс и спина, вопрос о числе лептонов, о существовании
гипотетических частиц, особенно хиггсовских скалярных бозонов.
Обнаружение хиггса — скалярного бозона со спином S = О — одна из самых актуальных задач микрофизики. Иногда она даже именуется задачей № 1 физики элементарных частиц. Хиггсов-скими бозонами называют кванты особого скалярного поля, введенного в физику элементарных частиц П.Хиггсом в 1964 г. От того, удается его обнаружить, или нет, будет зависеть вся физика XXI в., так как эта частица, по мнению ученых, определяет массу тел. В настоящее время получены косвенные признаки существования хиггсов, но сделать положительный вывод об этом пока нельзя.
Предполагается, что в природе существует особая форма поля — хиггсовское поле, носителем которого и является хиггсовский бозон. Оно поразительно похоже на отвергнутый учеными всепроникающий эфир и заполняет всю Вселенную. В хиггсовском поле, взаимодействуя с ним, движутся все частицы. Масса частицы определяется как мера ее взаимодействия с хиггсовским полем. Таким образом, открытие хиггсовского поля изменило бы физику коренным образом, и во многом модернизировало бы наши представления о системе мира.
Теория сильного взаимодействия именуется квантовой хромо-динамикой (КХД). Эта теория, описывающая взаимодействие кварков и глюонов, построена по образу квантовой электродинамики (КЭД), которая, в свою очередь, описывает электромагнитные взаимодействия, обусловленные обменом фотонами. В отличие от электрически нейтральных фотонов, глюоны являются носителями «цветовых» зарядов. Это приводит к тому, что при попытке развести их в пространстве энергия взаимодействия возрастает. В результате глюоны и кварки не существуют в свободном состоянии: они «самозапираются» внутри адронов. Количественная теория такого поведения кварков и глюонов пока не построена, но качественно оно подтверждается компьютерными расчетами.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.