Возникновение новых частиц. Аннигиляция. Другие пары частиц и античастиц, страница 12

Воздействие поля на свободные частицы в пространстве можно наглядно отобразить (в так называемых безвихревых полях) с помощью потенциала. Область, где на частицу не действует никакая сила, мы можем представить в виде горизонтальной поверхности; тогда области, в которые притягиваются частицы, будут представлять собой впадины, а области, где частицы испытывают действие силы отталкивания,— наоборот, возвышения. Шарик, катящийся по такой поверхности с достаточной скоростью, может преодолеть небольшие неровности и при этом только изменит направление своего движения. Наоборот, медленно катящемуся шарику достаточно потерять на каком-нибудь склоне (скажем, при столкновении с другим шариком) лишь малую часть своей энергии, и он уже не сможет выбраться из данной впадины (потенциальной ямы). Чтобы его «освободить», придется затратить энергию, пропорциональную глубине потенциальной ямы, в которой он находится. Различному характеру изменений силового поля соответствует и различный профиль такой потенциальной поверхности.

На рис. 34 слева представлен график изменения потенциала в окрестности точечного электрического заряда, а справа — предполагаемый график потенциала силового поля, действующего между кварками. Очевидно, в электростатическом поле частицу, находящуюся в потенциальной яме конечной глубины (яма бесконечно глубока в центре только для точечного заряда), всегда можно освободить, сообщив ей добавочную энергию определенной, конечной величины. А в силовом поле кварков частицы, находящиеся на плоском дне потенциальной ямы, обладают некоторой ограниченной свободой, т. е. взаимно не притягиваются. Получив какую-то добавочную энергию, кварк может лишь «взобраться» по крутому склону потенциальной ямы на некоторую высоту, но никогда из ямы не выберется, так как ему придется все время (независимо от пройденного вверх расстояния) преодолевать действие силы, тянущей его вниз, непрерывно расходуя энергию, так что высота стенок потенциальной ямы возрастает для него до бесконечности.

Все эти рассуждения, возможно, выглядят довольной абстрактными. Тем не менее описанная модель — вместе с предполагаемыми свойствами самих кварков — позволяет удовлетворительно объяснить экспериментально установленные свойства всех известных адронов (под этим общим названием объединяются мезоны и барионы), в том числе и короткоживущие резонансы, предполагая, что все они состоят из кварков или из кварков и антикварков. Как уже говорилось, свободные кварки не удалось найти, и их масса покоя неизвестна; все кварки должны обладать спином ¹/₂ и барионным зарядом ¹/_3. Каждый кварк должен существовать в трех «цветных» разновидностях (см. ниже).

Таблица 2. Основные частицы