Особенности квантовой теории. Главное открытие квантовой механики. Кварки и глюоны — вечно виртуальные частицы

порция его энергии называется глюоном, подобно порции энергии электромагнитного поля — фотону. Но есть и важное отличие: фотоны не взаимодействуют между собой, тогда как глюоны — сильновзаимодействующие объекты. В отличие от фотона глюон никогда не бывает реальным. Его, так же как и кварк, нельзя наблюдать отдельно от других глюонов.

Многочисленные эксперименты привели физиков к заключению, что существуют шесть типов кварков, как говорят, шесть ароматов. Их условные обозначения: u (up), d (down), s(strange), c (charm), t(top), b(beauty); называют их последовательно: верхний, нижний, странный, очарованный, высший и прелестный.

Кроме того, кварки имеют, как выяснилось, помимо заряда и спина еще одно квантовое число — цвет, которое принимает три значения: красный, желтый, синий. Цвет кварка изменяется при испускании глюона.

Нужно предположить, что существуют восемь глюонов в соответствии с возможным переходом кварка из одного цветового состояния в другое. Таким образом, существуют девять возможных переходов, восемь из них осуществляются глюонами, а девятая комбинация, симметричная по цветам — «белая», по-видимому, не осуществляется в природе.

В чем же объяснение необычного взаимодействия кварков и глюонов? Электрическое поле кварка распределено вокруг него сферически симметрично, как вокруг любого точечного заряда. В отличие от этого глюонное поле, создаваемое кварком, сосредоточено в узкой трубке. Между кварком и антикварком протягивается струна глюонного поля. Энергия растет пропорционально расстоянию между кварком и антикварком. Чтобы их раздвинуть достаточно далеко, нужна громадная энергия. Невозможность раздвинуть кварки и удалить глюонное поле за пределы струны называют словом конфайнмент (от английского confinement — тюремное заключение, ограничение свободы).

Хотя физики по многим косвенным соображениям убеждены в правильности описанной здесь картины конфайнмента, до сих пор не существует ясного физического объяснения этого явления Оно связано со взаимодействием глюонов между собой и, возможно, с особым видом нулевых колебаний вакуума, которые называются инстантонными.

Оказалось, согласно квантовой механике, что возможны нулевые колебания совершенно неожиданного типа. Вакуумное глюонное поле колеблется, переходя из одной топологической структуры в другую и обратно. Такие вспыхивающие и гаснущие переходы и называются инстантонами.

Теория, описывающая динамику и взаимодействие кварков и глюонов, называется квантовой хромодинамикой.