|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ВАЖЛИВІ НАУКОВІ ВІДКРИТТЯ
Класифікація елементарних частинок. Історія та суть наукового відкриття
Довідник / Найважливіші наукові відкриття "Скільки елементарних частинок виявлено досі? - запитує у своїй книзі з фізики Редже. - Якщо судити по товщині коротких довідників, де описані їхні властивості та які мають ходіння серед фізиків, то кілька сотень. Багато з цих частинок зібрані до сімейств, схожих Ці сімейства відіграють роль, порівнянну з роллю періодичної системи Менделєєва, такою корисною в хімії, але саме така схожість і наштовхує на думку, що ми займаємося класифікацією об'єктів, схожих на атоми, а не все елементарні. До 1963 року з'ясувалося, що частки слід об'єднувати в більші родини. Давньогрецькі філософи приписували атомам виключно правильні та симетричні форми. Хоча реальні атоми дуже далекі від цього, думка про те, що у фізиці поняття симетрії має відігравати важливу роль, залишилася. Класифікація частинок за сімействами якраз і відображає існування якоїсь симетрії в природі..." Фізика елементарних частинок у п'ятдесяті роки перебувала у стадії формування. Основними засобами експериментальних досліджень, у цьому відділі фізики були прискорювачі, " вистрілювали " пучок частинок в нерухому мета: при зіткненні налітаючих частинок з мішенню народжувалися нові частки. За допомогою прискорювачів експериментаторам вдалося отримати кілька нових типів елементарних частинок, крім відомих протонів, нейтронів і електронів. Фізики-теоретики намагалися знайти деяку схему, яка б класифікувати дедалі нові частки. Вченими були виявлені частки з незвичайною (дивною) поведінкою. Швидкість народження таких частинок в результаті деяких зіткнень свідчила про те, що їхня поведінка визначається сильною взаємодією, для якої характерна швидкодія. Сильна, слабка, електромагнітна та гравітаційна взаємодії утворюють чотири фундаментальні взаємодії, що лежать в основі всіх явищ. Разом з тим дивні частки розпадалися надзвичайно довго, що було б неможливо, якби їхня поведінка визначалася сильною взаємодією. Швидкість розпаду дивних частинок, мабуть, вказувала на те, що цей процес визначається набагато слабшою взаємодією. На вирішенні цього найважчого завдання і зосередив свою увагу Гелл-Ман. Маррі Гелл-Ман народився 15 вересня 1929 року в Нью-Йорку і був молодшим сином емігрантів з Австрії Артура та Полін (Райхштайн) Гелл-Ман. У віці п'ятнадцяти років Маррі вступив до Єльського університету. Він закінчив його у 1948 році з дипломом бакалавра наук. Наступні роки він провів в аспірантурі Массачусетського технологічного інституту. Тут у 1951 році Гелл-Ман отримав докторський ступінь з фізики. Після річного перебування в Прінстонському інституті фундаментальних досліджень (штат Нью-Джерсі) Гелл-Манн почав працювати в університеті Чикаго з Енріко Фермі, спочатку викладачем (1952-1953), потім асистент-професором (1953-1954) та ад'юнкт-професором (1954-1955). 1955 року Гелл-Манн став ад'юнкт-професором факультету Каліфорнійського технологічного інституту. Вихідним пунктом своїх побудов він обрав поняття, відоме за назвою зарядової незалежності. Суть його полягає у певному угрупованні частинок, що підкреслює їхню подібність. Наприклад, незважаючи на те, що протон і нейтрон відрізняються електричним зарядом (протон має заряд + 1, нейтрон - 0), у всіх інших відношеннях вони тотожні. Отже, їх вважатимуться двома різновидами однієї й тієї типу частинок, званих нуклонами, мають середній заряд, чи центр заряду, рівний 1/2. Прийнято говорити, що протон та нейтрон утворюють дублет. Інші частинки також можуть бути включені в аналогічні дублети або групи з трьох частинок, звані триплетами, або в "групи", що складаються лише з однієї частинки, - синглети. Загальна назва групи, що складається з будь-якої кількості частинок, - мультиплет. Усі спроби згрупувати дивні частки аналогічно не увінчалися успіхом. Розробляючи свою схему їхнього угруповання, Гелл-Манн виявив, що середній заряд їх мультиплетів відрізняється від середнього заряду нуклонів. Він дійшов висновку, що ця відмінність може бути фундаментальною властивістю дивних частинок, і запропонував запровадити нову квантову властивість, названу дивним. З причин алгебраїчного характеру дивина частинки дорівнює подвоєної різниці між середнім зарядом мультиплету та середнім зарядом нуклонів + 1/2. Гелл-Манн показав, що дивина зберігається у всіх реакціях, у яких бере участь сильна взаємодія. Інакше кажучи, сумарна дивина всіх частинок до сильної взаємодії повинна бути абсолютно рівна сумарній дивності всіх частинок після взаємодії. Збереження дивацтва пояснює, чому розпад таких частинок не може визначатися сильною взаємодією. При зіткненні деяких інших, не дивних частинок дивні частинки народжуються парами. При цьому дива однієї частинки компенсує дивина іншої. Наприклад, якщо одна частка в парі має дивність +1, то дивність іншої дорівнює -1. Саме тому сумарна дивина не дивних частинок як до, так і після зіткнення дорівнює 0. Після народження дивні частки розлітаються. Ізольована дивна частка не може розпадатися внаслідок сильної взаємодії, якщо продуктами її розпаду повинні бути частинки з нульовою дивністю, оскільки такий розпад порушував би збереження дивності. Гелл-Манн показав, що електромагнітна взаємодія (характерний час дії якого укладено між часом сильної та слабкої взаємодій) також зберігає дивина. Таким чином, дивні частки, народившись, виживають аж до розпаду, який визначається слабкою взаємодією, яка не зберігає дивність. Свої ідеї вчений опублікував у 1953 році. У 1961 році Гелл-Манн виявив, що система мультиплетів, запропонована ним для опису дивних частинок, може бути включена в набагато більш загальну теоретичну схему, що дозволила йому згрупувати всі взаємодіючі частинки в "родини". Свою схему вчений назвав восьмеричним шляхом (за аналогією з вісьмома атрибутами праведного житія в буддизмі), оскільки деякі частинки були згруповані у сімейства, що налічують по вісім членів. Запропонована ним схема класифікації частинок відома також під назвою вісімкової симетрії. Невдовзі незалежно від Гелл-Ман-на аналогічну класифікацію частинок запропонував ізраїльський фізик Ювал Неєман. Восьмеричний шлях американського вченого часто порівнюють із періодичною системою хімічних елементів Менделєєва, в якій хімічні елементи з аналогічними властивостями згруповані у сімейства. Як і Менделєєв, який залишив у періодичній таблиці деякі порожні клітини, передбачивши властивості невідомих ще елементів, Гелл-Ман залишив вакантні місця в деяких сімействах частинок, припустивши, які частинки з правильним набором властивостей повинні заповнити "порожнечі". Його теорія отримала часткове підтвердження 1964 року, після відкриття однієї з таких частинок. У 1963 році, будучи запрошеним професором у Массачусетському технологічному інституті, Гелл-Манн виявив, що детальна структура восьмеричного шляху може бути пояснена, якщо припустити, що кожна частка, що бере участь у сильній взаємодії, складається з триплету частинок із зарядом, що становить дробову частину електричного заряду протону. Такого ж відкриття прийшов і американський фізик Джордж Цвейг, який працював у Європейському центрі ядерних досліджень. Гелл-Манн назвав частинки з дробовим зарядом кварками, запозичивши це слово з роману Джеймса Джойса "Поминки по Фіннегану" ("Три кварки для містера Марка!"). Кварки можуть мати заряд +2/3 або -1/3. Існують також антикварки із зарядами -2/3 або +1/3. Нейтрон, що не має електричного заряду, складається з одного кварку із зарядом +2/3 і двох кварків із зарядом -1/3 Протон, що володіє зарядом +1, складається з двох кварків із зарядами +2/3 та одного кварку із зарядом -1/3 /XNUMX. Кварки з тим самим зарядом можуть відрізнятися іншими властивостями, отже існує кілька типів кварків з тим самим зарядом. Таким чином, різні комбінації кварків дозволяють описувати всі частки, що сильно взаємодіють. Гелл-Манну в 1969 році було вручено Нобелівську премію з фізики "за відкриття, пов'язані з класифікацією елементарних частинок та їх взаємодій". Івар Валлер із Шведської королівської академії наук, виступаючи на церемонії вручення премії, зазначив, що Гелл-Манн "протягом більш ніж десятиліття вважається провідним ученим у галузі теорії елементарних частинок". На думку Валлера, методи, запропоновані ним, "належать до найбільш потужних засобів подальших досліджень з фізики елементарних частинок". Автор: Самін Д.К.
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Монітор роздільною здатністю 8K Dell UltraSharp UP3218K ▪ Ракетне паливо з перекису водню ▪ Android для автомобілів Mercedes-Benz
▪ розділ сайту Охорона та безпека. Добірка статей ▪ стаття Носова бобишка гумомоторної моделі. Поради моделісту ▪ стаття Що таке дельфін? Детальна відповідь ▪ стаття Лох сріблястий. Легенди, вирощування, способи застосування
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page