Користуючись назвами елементарних частинок, з яких складаються. Кварки та вісімковий шлях. Адрони - безбарвні утворення кольорових кварків

Ще не відкриті елементи

Чи не так дивно: елементи ще не відкриті, а ми вже намагаємося про них розповісти? Але така наука. Перш ніж розпочати подорож до країни невідомого, вчений планує шлях, використовуючи існуючі теоретичні уявлення. Ось про такий ще не пройдений шлях до області далеких трансуранових елементів-"наделементів" - йтиме наша розповідь. Чи виявиться цей шлях прямим і подорож пройде без пригод, чи зустрінуться непередбачені перешкоди, покажуть майбутні експерименти, в яких, можливо, візьмуть участь і сьогоднішні школярі – читачі цієї статті.

Відкриття та вивчення хімічних властивостей курчатовия (елемент 104) дозволяє передбачити хімічні властивості і навіть орієнтовно час життя елементів 105, 106, 107 ... Але які детальні ядерні властивості (характеристики) цих елементів або елементів з порядковим номером 114-126? У вчених є і з цього приводу міркування та теорії.

Всі відомі трансуранові елементи, окрім 104-го - курчати, входять до ряду актиноїдів. У цих елементів хімічні властивості подібні до властивостей лантаноїдів - елементів рідкісноземельного ряду. Вже вдалося вивчити хімію 102-го та 103-го елементів. Досліди, виконані в Дубні, з безперечністю показали, що кучерявий - аналог гафнію. Ґрунтуючись на цих дослідах, можна з більшою впевненістю передбачати хімічні властивості ще не відкритих далеких елементів. Тепер, якщо поглянути на малюнок 1, стане ясно, що елемент 105 повинен бути хімічним аналогом танталу, 106 - вольфраму, 107 - ренію, і так до 118-го, який повинен бути надважким благородним газом. (Спробуйте обчислити щільність цього газу за нормальних умов. Атомну вагу 118-го елемента можна вважати рівною 300.) Елементи 119, 120 і 121 поміщені в клітинах під францієм, радієм і актинієм і подібні з ними за хімічними властивостями. Після 121-го починається третій ряд, елементи якого аналогічні в хімічному відношенні до елементів.

лантаноїдного та актиноїдного рядів. Ці висновки ми робимо, виходячи з періодичному законі Д. І. Менделєєва.
Ядерні властивості ще відкритих елементів передбачити значно складніше. Адже саме ядерними властивостями визначається час життя елемента, отже, багато в чому можливість його вивчення.
Давайте пригадаємо, що це такий час життя. (Тут йдеться про середній час життя. Але для стислості всюди ми писатимемо просто "час життя".) Усі трансуранові елементи нестабільні. Їхні ізотопи розпадаються, випромінюючи альфа-частинки (ядра гелію), або діляться на два приблизно однакових за масою ядра шляхом мимовільного (спонтанного) поділу, причому ядра одного і того ж ізотопу можуть і спонтанно ділитися, і випускати альфа-частинки. Так, у каліфорнія-252 з 30 ядер, що розпалися, в середньому 29 розпадаються шляхом альфа-розпаду, а одне ділиться спонтанно. Час життя ізотопу елемента т визначається величиною
де п - число ядер, що розпадаються за
одиницю часу всіма способами розпаду, a iV0 - загальна кількість ядер ізотопу, що розпадається, в момент часу, коли вимірюється величина п. Якщо час життя ізотопу то період його напіврозпаду 0,693 т.
Час життя 105, 106, 107-го та інших елементів, недалеко віддалених від курчатовия, можна оцінити, ґрунтуючись на вже відомому значенні періоду напіврозпаду ізотопу курчатовий-260, що дорівнює 0,3 сек. Так, час життя ізотопів 105-го елемента близько 0,01 сек, а 106-го та 107-го - близько 0,001 сек. Вивчити ізотопи елементів за короткий час дуже складно. Але основні труднощі пов'язані з тим, що під час досвіду виходить дуже мало таких ядер значно менше, ніж ядер 104-го елемента. Може виявитися, що труднощі, які ми зустрінемо на цьому шляху, виявляться абсолютно непереборними, починаючи вже зі 107-го - 108-го елементів. означає Чи це, що проблема дослідження трансуранових елементів зайде в глухий кут?..
Подивимося уважно таблицю періодичного закону (рис. 1). За 83-м елементом – вісмутом йдуть полоній, астатин, радон та інші елементи з дуже коротким часом життя їхніх ізотопів. Але ізотопи більш важких елементів - торію, урану, плутонію виявляються значно стійкішими і час їхнього життя значно тривалішим.
Ось як іде крива часу життя важких елементів (рис. 2): після різкого спаду за вісмутом час життя важких елементів зростає (торій, уран, плутоній), а потім знову зменшується (америцій, кюрій, ..., 102-й, 103 -й, курчатовий). Чи буде новий підйом? Чи існують довгоживучі елементи з атомним номером, більшим за 104-й?
Ще на зорі ядерної фізики - на початку 30-х років - була помічена дивна закономірність: атомні ядра, в яких число протонів або нейтронів дорівнювало 2, 8, 20, 28, 50, 82 або 126, відрізнялися високою стабільністю (стійкістю). Ця закономірність підтверджувалася як фізичними експериментами, а й аналізом поширеності різних елементів у природі (за поширеністю можна будувати висновки у тому, наскільки стабільний той чи інший елемент). Виявилося, що природні запаси таких елементів, як олово з 50 протонами в ядрі, барій з 82 нейтронами та свинець, в ядрі якого 82 протона, значно більші, ніж запаси їх "сусідів" за періодичною системою. У той час ці факти не знайшли пояснення, і такі числа протонів і нейтронів фізики стали жартома називати магічними. Ця назва залишилася і до нашого часу. Тоді було зазначено, що й число протонів, і число нейтронів рівні магічним числам, то ядро ​​відрізняється особливо високої стійкістю. Прикладом такого

двічі магічного ядра може служити ядро ​​ізотопу свинець-208, яке містить 126 нейтронів та 82 протони.
Сучасній теорії вдалося пояснити закономірності утворення магічних чисел. Виявляється, як і атомні електрони, нуклони в атомних ядрах утворюють нейтронні та протонні оболонки. Будова ядерних оболонок зовсім інша, ніж електронних, але найбільш стійкі ядра тих
ізотопів, у яких нейтронні та протонні оболонки заповнені. "Наделементом", у якого може існувати двічі магічне ядро, буде 126 елемент. Ядро двічі магічного ізотопу цього елемента має містити 184 нейтрони. Це магічне число було обчислено теоретично. В області атомного номера 126 тому очікується появи ізотопів з часом життя, достатнім вивчення їх властивостей. Але як довго житимуть такі ізотопи – дні, місяці, роки, поки що передбачити неможливо. Очікується ще одна область стабільних ізотопів біля атомного номера 114.
Перед вченими постають великі труднощі, коли потрібно визначити властивості таких далеких елементів, як 114 або 126. Ще немає абсолютної впевненості, що взагалі мають існувати сфери стабільності. Але тим цікавішим є пошук. Адже якщо області стабільності не будуть виявлені, доведеться багато в чому переглянути сучасні уявлення про структуру ядра. Якщо ж передбачення про існування нових областей стабільності елементів виправдається, це відкриє нові перспективи для досліджень властивостей трансуранових елементів, а й зробить великий внесок у ядерну фізику, підтвердивши існуючі уявлення про будову ядра.
Подивимося, що потрібно зробити, щоб перевірити ці теоретичні прогнози. Спробуємо потрапити до області 114-го елемента. Для цього необхідно злити два складні ядра і "переступити" відразу через багато клітин таблиці періодичного закону. Найважчий елемент, опромінюючи ядра якого можна отримати 114-й елемент - кюрій. Більш далекі елементи важко використовувати через їхню високу активність. Заряд ядра кюрію – 96.

96 + 18 = 114.

Значить, якщо злити з ядром кюрія ядро ​​аргону (заряд 18), вийде 114 елемент, а щоб отримати ядро ​​126 елемента, опромінюючи торій, потрібні прискорені ядра криптона. Ось ядерна реакція, в якій можна отримати ядро ​​126 елемента:

90Th232 + збКг82 126310 + 4п.

Елемент 114 - хімічний аналог свинцю, а 126-й входить до третього, рідкоземельного ряду. Цей елемент – аналог плутонію (рис. 1).
Щоб йшов процес злиття ядер торію і криптону, швидкість ядра криптону має бути близько 20 ТОВ км/сек - у 2500 разів більша за швидкість штучного супутника Землі. Найпотужніший циклотрон у світі, встановлений у Лабораторії ядерних реакцій у Дубні, не прискорює іони криптону до таких швидкостей. Щоб зробити стрибок через прірву нестабільності, необхідно побудувати ще потужніші прискорювачі. Потрібно зробити і багато іншого. Так, дуже важким та важливим завданням буде створення джерела іонів криптону, які необхідно вводити в циклотрон для прискорення. Ці роботи ведуться у Радянському Союзі, Франції, США.
Є й інший шлях отримання елементів, які у передбачуваних областях стабільності. Це опромінення урану ядрами урану, прискореними до енергій, що дозволяють ядрам урану злитися між собою проміжне ядро. Заряд такого проміжного ядра дорівнюватиме 184, а масове число- 476. Ми вже знаємо (див. ст. "104-й - курчатовий"), що навіть легші складові ядра, отримані, наприклад, при бомбардуванні урану неоном, як правило, діляться. А такий важкий снаряд, як ядро ​​урану, вносить у складове ядро ​​настільки велику енергію збудження, що всі без винятку складові ядра будуть ділитися. І серед уламків цього гігантського складового ядра можуть виявитися ядра далеких трансуранових елементів, зокрема і 114-ї та 126-ї елементи. Ось приклад такої можливої ​​реакції:

92U233+82U238^1841 1 -0Yb16e+12 п.

Щоб здійснити таку реакцію необхідно отримати пучки прискорених ядер урану великої інтенсивності. Для цього потрібно циклотрон з діаметром полюсних наконечників не менше 10 м і вагою в десятки тисяч тонн. Побудувати такий прискорювач - досить важке завдання, але воно під силу інженерам та вченим, і здається, у недалекому майбутньому прискорювачі урану будуть створені. Чи вдасться синтезувати та вивчити хімічні властивості 114-го чи 126-го елемента найближчими роками? Це настільки складна задача, що сама по собі напрошується негативна відповідь. Але зовсім недавно не менш фантастичною здавалося завдання дослідження хімічних властивостей курчатовия.

В.І. Кузнєцов

Розміщення фотографій та цитування статей з нашого сайту на інших ресурсах дозволяється за умови вказівки посилання на першоджерело та фотографії.

Частинки у складі атомного ядра складаються із ще фундаментальніших частинок — кварків.

Протягом двох останніх століть вчені, які цікавляться будовою Всесвіту, шукали базові будівельні блоки, з яких складається матерія, — найпростіші та найнеподільніші складові матеріального світу. Атомна теорія пояснила все різноманіття хімічних речовин, постулювавши існування обмеженого набору атомів про хімічних елементів, пояснивши природу решти речовин через їх поєднання. Таким чином, від складності та різноманіття на зовнішньому рівні вченим вдалося перейти до простоти та впорядкованості на елементарному рівні.

Але проста картина атомної будови речовини незабаром зіштовхнулася із серйозними проблемами. Насамперед, у міру відкриття нових і нових хімічних елементів стали виявлятися дивні закономірності у тому поведінці, які, щоправда, вдалося прояснити завдяки введення у науковий побут періодичної системи Менделєєва . Однак уявлення про будову матерії все одно сильно ускладнилися.

На початку XX століття стало ясно, що атоми аж ніяк не є елементарними «цеглинками» матерії, а самі мають складну структуру і складаються з ще більш елементарних частинок — нейтронів і протонів, що утворюють атомні ядра, та електронів, які оточують ці ядра. І знову ускладненість одному рівні, здавалося б, змінила простота наступному рівні деталізації будови речовини. Однак і ця простота, що здається, протрималася недовго, оскільки вчені почали відкривати все нові і нові елементарні частинки. Найважче було розібратися з численними адронами— важкими частинками, спорідненими з нейтроном і протоном, які, як виявилося, у багатьох народжуються і відразу розпадаються в процесі різних ядерних процесів.

Більше того, у поведінці різних адронів було виявлено незрозумілі закономірності — і з них у фізиків почала складатися якась подоба періодичної таблиці. Використавши математичний апарат так званої теорії груп, фізикам вдалося об'єднати адрони у групи по вісім - два типи частинок у центрі та шість у вершинах правильного шестикутника. При цьому частинки з кожної вісімкової групи, що розташовуються на тому самому місці в такому графічному уявленні, мають ряд загальних властивостей, подібно до того, як схожі властивості демонструють хімічні елементи з одного стовпця таблиці Менделєєва, а частинки, розташовані по горизонтальних лініях у кожному шестикутнику, володіють приблизно рівною масою, але відрізняються електричними зарядами (див. рисунок). Така класифікація отримала назву вісімковий шлях(На честь однойменної доктрини в буддистській теології). На початку 1960-х років теоретики зрозуміли, що таку закономірність можна пояснити лише тим, що елементарні частки насправді такими не є, а самі складаються із ще більш фундаментальних структурних одиниць.

Ці структурні одиниці назвали кварками(слово запозичене з хитромудрого роману Джеймса Джойса «Поминки по Фіннегану»). Ці нові жителі мікросвіту виявилися істотами дуже дивними. Для початку, вони мають дробовий електричний заряд: 1/3 або 2/3 заряду електрона або протона (див. таблицю). А далі, у міру розвитку теорії, з'ясувалося, що окремо їх не побачиш, оскільки вони взагалі не можуть перебувати у вільному, не пов'язаному один з одним усередині елементарних частинок стані, і про сам факт їх існування можна судити лише за властивостями, що виявляють адрони, до складу яких вони входять. Щоб краще зрозуміти цей феномен, який отримав назву полонабо ув'язнення кварків, уявіть, що у вас в руках довгий еластичний шнур, кожен кінець якого є кварк. Якщо прикласти до такої системи достатньо енергії - розтягнути і порвати шнур, то він порветься десь посередині, і вільного кінця ви не отримаєте, а отримаєте два гумові шнури коротше, і у кожного з них знову виявиться два кінці. Те саме і з кварками: хоч би якими енергіями впливали на елементарні частинки, прагнучи «вибити» з них кварки, нам цього не вдасться — частинки будуть розпадатися на інші частинки, зливатися, перебудовуватися, але вільних кварків ми не отримаємо.

Сьогодні, згідно з теорією, передбачається існування шести різновидів кварків, і в лабораторіях вже відкриті елементарні частинки, що містять усі шість типів. Найпоширеніші кварки верхній, або протонний(позначається u- від англійської up, або p — proton) та нижній, або нейтронний(позначається d- від down, або n- від neutron), оскільки саме з них складаються єдині довгоживучі адрони по-справжньому — протон ( uud) та нейтрон ( udd). Наступний дублет включає дивнікварки s (strange) та зачарованікварки з (charmed). Нарешті, останній дублет складається з гарнихі істиннихкварків - b(від beauty, або bottom) та t(від truth, або top). Кожен із шести кварків, крім електричного заряду, характеризується ізотопічним(умовно спрямованим) спином. Нарешті, кожен із кварків може приймати три значення квантового числа, яке називається його кольором (color) і має ароматом (flavor). Звичайно ж, кварки не пахнуть і не мають кольору в традиційному розумінні, просто така назва склалася історично для позначення їх певних властивостей. див.Квантова хромодинаміка).

Стандартна модель зупиняється на рівні кварків у деталізації будови матерії, з якої складається наш Всесвіт; кварки - найбільш фундаментальне та елементарне в її структурі. Однак деякі фізики-теоретики вважають, що «цибулину можна лущити і далі», але це вже чисто умоглядні побудови. На мою особисту думку, Стандартна модель правильно описує будову речовини, і хоча б у цьому напрямі наука дійшла логічного завершення процесу пізнання.

У якому є інформація про те, що всі елементарні частинки, що входять до складу будь-якого хімічного елемента, складаються з різного числа неподільних фантомних частинок. елементами елементарних частинок.

Теорія кварків вже давно стала загальновизнаною серед вчених, які займаються дослідженнями мікросвіту елементарних частинок. І хоча на початку введення поняття «кварк» було суто теоретичним припущенням, існування якого лише ймовірно підтвердилося експериментально, на сьогоднішній день цим поняттям оперують як непохитною істинною. Вчений світ умовився називати кварки фундаментальними частинками, і за кілька десятиліть це поняття стало центральною темою теоретичних та експериментальних досліджень у галузі фізики високих енергій. «Кварк» увійшов до програми навчання всіх природничих ВНЗ світу. На дослідження в цій галузі виділяються величезні кошти - чого тільки вартує будівництво Великого адронного колайдера. Нові покоління вчених, вивчаючи теорію кварків, сприймають їх у тому вигляді, як вона подано у підручниках, мало цікавлячись історією цього питання. Але спробуймо неупереджено і чесно подивитися в корінь «кваркового питання».

До другої половини XX століття завдяки розвитку технічних можливостей прискорювачів елементарних частинок - лінійних і кругових циклотронів, а потім і синхротронів, вченим вдалося відкрити безліч нових частинок. Проте, що робити з цими відкриттями вони не розуміли. Тоді було висунуто ідея, з теоретичних міркувань, спробувати згрупувати частки у пошуках якогось порядку (подібно до періодичної системі хімічних елементів - таблиці Менделєєва). Вчені домовилисяважкі та середні за масою частки назвати адронами, а надалі їх розбити на баріониі мезони. Усі адрони брали участь у сильній взаємодії. Менш важкі частки, назвали лептонами, вони брали участь у електромагнітному та слабкому взаємодії . З того часу фізики намагалися пояснити природу всіх цих частинок, намагаючись знайти загальну всім модель, що описує їх поведінка.

У 1964 році американські фізики Мюррей Гелл-Ман (Лауреат Нобелівської премії з фізики 1969 р.) та Джордж Цвейг незалежно один від одного запропонували новий підхід. Було висунуто суто гіпотетичне припущення, що всі адрони складаються з трьох дрібніших частинок і відповідних античастинок. І Гелл-Ман назвав ці нові частки кварками.Цікаво, що саму назву він запозичив з роману Джеймса Джойса «Поминки по Фіннегану», де герою в снах часто чулися слова про таємничі три кварки. Чи то Гелл-Ман надто емоційно сприйняв цей роман, чи йому просто подобалося число три, але у своїх наукових працях він пропонує ввести у фізику елементарних частинок перші три кварки, що отримали назви верхній (і -від англ. up), нижній (d - down) та дивний (s- strange), які мають дробовим електричним зарядом + 2 / 3, - 1 / 3 і - 1 / 3 відповідно, а для антикварків прийняти, що їх заряди протилежні за знаком.

Згідно з цією моделлю протони і нейтрони, з яких, як припускають вчені, складаються всі ядра хімічних елементів, складені з трьох кварків: uud і udd відповідно (знов ці всюдисущі три кварки). Чому саме із трьох і саме в такому порядку не пояснювалося. Просто так вигадали авторитетні науковці і все тут. Спроби зробити теорію красивою не наближають до Істини, лише викривляють і так криве дзеркало, у якому відбито Її частинка. Ускладнюючи просте, ми віддаляємось від Істини. А все так просто!

Ось так будується «високоточна» загальновизнана офіційна фізика. І хоча спочатку введення кварків пропонувалося як робочої гіпотези, але через короткий час ця абстракція щільно увійшла до теоретичної фізики. З одного боку, вона дозволила з математичної точки зору вирішити питання з упорядкуванням великого ряду відкритих частинок, з іншого ж залишалася лише теорією на папері. Як завжди це робиться в нашому споживчому суспільстві, на експериментальну перевірку гіпотези існування кварків було спрямовано дуже багато людських сил та ресурсів. Кошти платників податків витрачаються, людям треба про щось розповідати, звіти показувати, говорити про свої «великі» відкриття, щоб отримати черговий грант. "Ну раз треба, значить зробимо", - кажуть у таких випадках. І це сталося.

Колектив дослідників Стенфордського відділення Массачусетського технологічного інституту (США) на лінійному прискорювачі займався вивченням ядра, обстрілюючи електронами водень та дейтерій (важкий ізотоп водню, ядро ​​якого містить один протон та один нейтрон). При цьому вимірювалися кут та енергія розсіювання електронів після зіткнення. У разі малих енергій електронів розсіяні протони з нейтронами поводилися як однорідні частинки, злегка відхиляючи електрони. Але у випадку з електронними пучками великої енергії окремі електрони втрачали значну частину своєї початкової енергії, розсіюючись на великі кути. Американські фізики Річард Фейнман (Лауреат Нобелівської премії з фізики 1965 р. і, до речі, один із творців атомної бомби в 1943-1945 роках у Лос-Аламосі) і Джеймс Бйоркен витлумачили дані про розсіювання електронів як свідчень. : як передбачуваних раніше кварків .

Зверніть увагу, будь ласка, на цей ключовий момент. Експериментатори в прискорювачах зіштовхуючи пучки частинок (не поодинокі частки, а пучки!!!), набираючи статистику(!!!) побачили, що протон і нейтрон із чогось там складаються. Але з чого? Адже вони не побачили кварки, та ще й у числі трьох штук, це неможливо, вони просто побачили розподіл енергій і кути розсіювання пучка частинок. А оскільки єдиною на той час теорією будови елементарних частинок, хоч і вельми фантастичною, була теорія кварків, то і вважали цей експеримент першою успішною перевіркою існування кварків.

Пізніше, звичайно ж, були й інші експерименти і нові теоретичні обґрунтування, але суть їх одна й та сама. Будь-який школяр, прочитавши історію цих відкриттів, зрозуміє, наскільки все у цій галузі фізики притягнуте за вуха, наскільки все банально нечесно.

Ось так і ведуться експериментальні дослідження в галузі науки з гарною назвою – фізика високих енергій. Давайте будемо чесними самі перед собою, на сьогоднішній день немає чітких наукових обґрунтувань існування кварків. Цих часток просто немає у природі. Чи хоч один фахівець розуміє, що насправді відбувається при зіткненні двох пучків заряджених частинок у прискорювачах? Те, що на цій кварковій теорії будувалася так звана Стандартна модель, яка нібито є найточнішою і найправильнішою, ще ні про що не говорить. Фахівцям добре відомі всі вади цієї чергової теорії. Ось тільки чомусь про це прийнято замовчувати. Але чому? «І найбільша критика Стандартної моделі стосується тяжіння та походження маси. Стандартна модель не враховує тяжіння і вимагає, щоб маса, заряд та деякі інші властивості частинок вимірювалися досвідченим шляхом для подальшої постановки рівняння» .

Незважаючи на це, величезні кошти виділяються на цю галузь досліджень, вдумайтеся тільки, на підтвердження Стандартної моделі, а не пошуки Істини. Побудовано Великий адронний колайдер (CERN, Швейцарія), сотні інших прискорювачів по всьому світу, видаються премії, гранти, міститься величезний штат технічних фахівців, але суть всього цього – банальний обман, Голлівуд і не більше. Запитайте будь-яку людину – яку реальну користь суспільству приносять ці дослідження – ніхто вам не відповість, оскільки це тупикова гілка науки. З 2012 року заговорили про відкриття бозона Хіггса на прискорювачі в CERN. Історія цих досліджень - це цілий детектив, в основі якого той самий обман світової громадськості. Цікаво, що цей бозон нібито відкрили саме після того, як зайшлося про припинення фінансування цього дорогого проекту. І щоб показати суспільству важливість цих досліджень, виправдати свою діяльність, щоб отримати нові транші на будівництво ще потужніших комплексів, співробітникам CERN, які працюють у цих дослідженнях, і довелося піти на угоду зі своєю совістю, видаючи бажане за дійсне.

У доповіді «СКОЛЬНА ФІЗИКА АЛЛАТРА» щодо цього є така цікава інформація: «Учені виявили частку, імовірно схожу на бозон Хіггса (бозон був передбачений англійським фізиком Пітером Хіггсом (Peter Higgs; 1929), , він повинен мати кінцеву масу і не мати спина). Насправді те, що виявили вчені, не є шуканим бо-зоном Хіггса. Але ці люди, самі того ще не усвідомлюючи, зробили справді важливе відкриття та виявили набагато більше. Вони експериментально виявили явище, про яке докладно описано в книзі «АллатРа» (Примітка: книга "АллатРа", стор 36 останній абзац). .

Як же насправді влаштований мікросвіт матерії?У доповіді «СКОВНА ФІЗИКА АЛАТРА» є достовірна інформація про справжню будову елементарних частинок, знання, які були відомі і давнім цивілізаціям, чому є незаперечні докази у вигляді артефактів. Елементарні частинки складаються з різного числа фантомних частинок. «Фантомна частинка По - це потік, що складається з септонів, навколо якого знаходиться невелике розріджене власне септонне поле. Фантомна частинка має внутрішній потенціал (є його носієм), що оновлюється в процесі езоосмосу. Відповідно до внутрішнього потенціалу, фантомна частинка має свою пропорційність. Найменшою фантомною частинкою По є унікальна силова фантомна частинка По ‒ Аллат (Примітка: докладніше див. далі за доповіддю). Фантомна частинка По – це впорядкована структура, яка перебуває у постійному спіралеподібному русі. Вона може існувати тільки у зв'язаному стані з іншими фантомними частинками, які в конгломераті утворюють первинні прояви матерії. Внаслідок своїх унікальних функцій є своєрідним фантомом (примарою) для матеріального світу. З огляду на те, що з фантомних частинок По складається вся матерія, це задає їй характеристику ілюзорної конструкції та форми буття, залежної від процесу езоосмосу (наповнення внутрішнього потенціалу).

Фантомні частинки є нематеріальним утворенням. Однак у зчіпці (послідовному з'єднанні) між собою, вибудовані згідно з інформаційною програмою у певній кількості та порядку, на певній відстані один від одного, вони становлять основу будови будь-якої матерії, задають її різноманітність та властивості завдяки своєму внутрішньому потенціалу (енергії та інформації). Фантомна частинка По - це те, з чого складаються у своїй основі елементарні частинки (фотон, електрон, нейтрино і так далі), а також частинки-переносники взаємодій. Це первинне прояв матерії у світі» .

Провівши після прочитання цієї доповіді таке невелике дослідження історії розвитку теорії кварків і загалом фізики високих енергій, стало зрозуміло, як все-таки мало знає людина, якщо обмежує своє пізнання лише рамками матеріалістичного світогляду. Одні припущення з розуму, теорія ймовірності, умовна статистика, домовленості та відсутність достовірних знань. Адже люди часом на ці дослідження витрачають свої життя. Впевнений, що серед науковців і цієї галузі фізики є безліч людей, які справді прийшли в науку не заради слави, влади та грошей, а заради однієї мети – пізнання Істини. Коли їм стануть доступні знання «СКОЛЬНОЇ ФІЗИКИ АЛЛАТРА», вони самі наведуть лад і зроблять справді епохальні наукові відкриття, які принесуть реальну користь суспільству. З появою цієї унікальної доповіді сьогодні відкрито нову сторінку світової науки. Тепер уже стоїть питання не в знаннях як таких, а в тому, чи готові самі люди до створення цих знань. В силах кожної людини зробити все можливе, щоб усі ми подолали нав'язаний нам споживчий формат мислення та дійшли розуміння необхідності створення основ побудови духовно-творчого суспільства майбутнього у майбутню епоху глобальних катаклізмів на планеті Земля.

Валерій Вершигора

Ключові слова:кварки, теорія кварків, елементарні частинки, бозон Хіггса, СПОКОНА ФІЗИКА АЛЛАТРА, Великий адронний колайдер, наука майбутнього, фантомна частинка По, септонне поле, аллат, пізнання істини.

Література:

Коккеде Я., Теорія кварків, М., Видавництво «Світ», 340 с., 1969, http://nuclphys.sinp.msu.ru/books/b/Kokkedee.htm;

Arthur W. Wiggins, Charles M. Wynn, The Five Biggest Unsolved Problems in Science, John Wiley & Sons, Inc., 2003 // Віггінс А., Вінн Ч. «П'ять невирішених проблем науки» в пров. на російську;

Observation of Excess of Events in Search for Standard Model Higgs boson with ATLAS detector at LHC, 09 Jul 2012, CERN LHC, ATLAS, http://cds.cern.ch/record/1460439 ;

Observation of new boson with mass near 125 GeV, 9 Jul 2012, CERN LHC, CMS, http://cds.cern.ch/record/1460438?ln=en ;

Доповідь «СКОВНА ФІЗИКА АЛЛАТРА» міжнародної групи вчених Міжнародного громадського руху «АЛЛАТРА» під ред. Анастасії Нових, 2015 р.;

Нас зачаровують поетичні назви елементарних частинок, але в той же час їхня різноманітність викликає у нас тихий сум: як шкода, що світ не такий простий і зрозумілий, як уявляв його Демокріт Абдерський. Головним досягненням цього давньогрецького філософа (близько 460 р. до н. е. — бл. 370 р. до н. е.) був розвиток вчення Левкіппа про «атом» — неподільну частинку речовини, що володіє істинним буттям, що не руйнується і не виникає ( атомістичний матеріалізм). Демокріт описав світ як систему атомів у порожнечі, відкидаючи нескінченну подільність матерії. Атоми, згідно з цією теорією, рухаються в порожньому просторі (Великої Порожнечі, як говорив Демокріт) хаотично, стикаються і, внаслідок відповідності форм, розмірів, положень та порядків, або зчіплюються, або розлітаються. З'єднання, що утворилися, тримаються разом і, таким чином, виникають складні тіла. Сам рух — властивість, природно властива атомам. Тіла – це комбінації атомів. Різноманітність тіл обумовлено як відмінністю складових їх атомів, і різницею порядку складання, як із одних і тих самих букв складаються різні слова.

Свою частинку Демокріт називав «атомом», тобто «неподільним». Вигадувати назви елементарним часткам вміють і сучасні вчені.

Бозон

Клас часток, які часто асоціюються з силами, тобто вони виступають носіями сили. Підкоряються статистиці Бозе-Ейнштейна та названі на честь індійського фізика Шатьендраната Бозе (1894-1974 р.р.). Суфікс «он» - грецький; ще сто років тому його почали постійно використовувати для утворення назв нововиявлених частинок.

Ферміон

Це теж цілий клас частинок, але вони, на відміну від бозонів, підкоряються іншій статистиці, а саме статистиці Фермі-Дірака, і зазвичай пов'язані не силою, а матерією. Названо на честь американського фізика італійського походження Енріко Фермі (1901-1954 р.р.), якого поряд з Робертом Оппенгеймером вважають одним із батьків атомної бомби.

Глюон

Вигляд бозону, відповідальний за сильну взаємодію між кварками. При «обзиванні» цих частинок у 1962 році Маррей Гелл-Ман обійшовся без грецької мови, а скористався звичайним англійським словом «glue» («клей»), оскільки вони ніби склеюють пари кварків у мезони, а трійки кварків — у протони та нейтрони атомного ядра. Гелл-Манн також створив термін "глюбол" ("кулька глюонів"), яким позначив гіпотетичні частки, складені з декількох глюонів.

Нейтріно

Це частинки, що не мають заряду, які утворюються при певних видах радіоактивного розкладання. У них мізерна маса навіть за мірками субатомних частинок. Саме слово «нейтрино» означає італійською «нейтральна частинка». Вперше про її можливе існування заявив у 1930 році Вольфганг Паулі та назвав її «нейтроном». Однак через три роки Енріко Фермі перейменував частинку на італійський манер, на «нейтрино», тому що на той час терміном «нейтрон» (від латинського «нейтральний», тобто без заряду) вже почали називати незаряджену велику частинку, яка присутня в будь-якому. атомного ядра.

Електрон

Частка, що має неподільна кількість негативного електричного заряду. Цю назву запропонував 1894 року ірландський фізик Джордж Джонстон Стоуні (1826-1911 р.р.); вчений використовував давньогрецьке слово, що означає «бурштин», оскільки дослідники природи ще в античній Греції помітили, що якщо потерти шматок бурштину вовною, то він починає притягувати дрібні предмети (оскільки, як ми говоримо сьогодні, «стає наелектризованим»).

Мезон

Це частка, складена з одного кварку та одного антикварка. Її назва походить від грецького слова "meso", що означає "середній", оскільки мезони, коли фізики вперше їх спостерігали та виміряли їх характеристики, мали масу, середню між масами електрона та нуклону (узагальнений термін для частинок, що утворюють атомне ядро, тобто . для протонів та нейтронів).

Мюон

Коли фізикам, які все ж таки не мають такої ж фантазії, як у ліриків, не вистачало поетичних образів, вони називали знову відкриті частинки за буквами алфавіту, щоправда, грецької. В даному випадку за основу взято букву «мю» і додано вже традиційний у фізиці елементарних частинок грецький суфікс «он». Спочатку вчені думали, що ця частка є різновидом мезону (мю-мезон, на відміну від, скажімо, пі-мезону), але потім зрозуміли свою помилку і відповідно перейменували мю-мезон на мюон. Мезони, як зрозуміли з часом, є елементарними частинками, оскільки утворені з кварків, тоді як мюон — повноцінна елементарна частка. Мюон був однією з частинок, за допомогою яких вчені ЦЕРНу виявили бозон Хіггса. Дослідники використовували детектор, відомий як "компактний мюонний соленоїд", щоб вимірювати енергію та імпульс мюонів, фотонів, електронів та інших частинок, що виникають при зіткненні адронів на Великому адронному колайдері.

(продовження – у наступному номері)

Олександр Заякін

До середини шістдесятих років XX століття, коли поряд з протоном і нейтроном було відкрито кілька десятків «елементарних» частинок, стало ясно, що ці «елементарні» частинки складаються з фундаментальних частинок. У 1964 р. незалежно один від одного М. Гелл-Манн і Д. Цвейг запропонували складову кваркову модель адронів.
Кварки об'єднуються в частинки, які називають адронами. Термін "адрон" походить від грецького "хадрос" - сильний і відображає властивість адронів брати участь у сильних взаємодіях. Адрони - пов'язані системи кварків та антикварків. Адрони існують двох типів – баріони та мезони.

Мал. 11.1. Типи адронів та їх кварковий склад.

Квантові числа кварків, що утворюють адрон, визначають квантові числа адронів. Адрони мають певні значення електричного заряду Q, спина J, парності P, ізоспину I. Квантові числа s (дивина), c (чарівність або шарм), b (bottom) і t (top) поділяють адрони на звичайні недивні частки (р, n , π, …), дивні частинки (K, Λ, Σ, …), зачаровані (D, Λ c , Σ c , …) та боттом-частинки (B, Λ b , Ξ b). t-кварк має час життя ≈ 10 -25 с, тому за такий короткий час не встигає утворити адрон.
Все різноманіття адронів виникає в результаті різних поєднань u-, d-, s-, c-, b-кварків, що утворюють пов'язані стани.
Квантові характеристики кварків наведено у табл. 11.1. Кожен кварк має ще три кольорові ступені свободи (червоний, синій, зелений). Кольорові ступені свободи у таблиці не вказані. Античастинки кварків – антикварки.

Таблиця 11.1

Характеристики кварків

Квантові характеристики антикварків наведено у табл. 11.2.

Таблиця 11.2

Характеристики антикварків

Кварки не існують у вільному стані, а укладені у кваркових системах – адронах. Тому їм не можна звільнитися від взаємодії з іншими кварками, що знаходяться в тому ж обсязі і зв'язують їх у адрон глюонами.
Баріонне число B − квантова характеристика частинок, що відбиває встановлений досвід ще до відкриття кварків закон збереження числа баріонів. Так, наприклад, протон без порушення законів збереження енергії, імпульсу, моменту кількості руху, електричного заряду міг би розпастися на позитрон e + і γ-квант

або на позитивно заряджений півонія π + і γ-квант

Однак таких розпадів не спостерігається. Це можна зрозуміти, приписавши протону баріонне число В = +1 і вважати, що всі частинки, що складаються з трьох кварків, мають баріонне число, що дорівнює плюс одиниці. Мезони мають баріонне число B = 0. Антибаріони мають баріонне число B = -1. Лептони мають баріонне число = 0.
Усі наявні дослідні дані свідчать про існування закону збереження баріонного числа (заряду) або закону збереження баріонів:

Баріонне число є адитивним квантовим числом. Баріонні числа адронів – наслідок їхньої кваркової структури. Кваркам приписують баріонне число = +1/3, а антикваркам = -1/3. Тоді всі частинки, що складаються з трьох кварків (баріони), матимуть баріонне число В = +1, частинки з трьох антикварків (антибаріони) – B = -1, а частинки з кварку та антикварка (мезони) – B = 0.
На відміну від точкових кварків, адрони протяжні об'єкти, тобто мають розмір (1 Фм). Середньоквадратичні зарядові радіуси протона p, півонії π і каона K

дають уявлення про розміри цих адронів.

Ф. Вілчек:«Кварки народжуються вільними, але зустрічаються тільки пов'язаними… На початку ХХ століття, після піонерських експериментів Резерфорда, Гейгера і Марсдена, фізики відкрили, що більшість маси і весь позитивний заряд усередині атома сконцентровані в крихітних ядрах. У 1932 р. Чедвік відкрив нейтрони, які разом із протонами могли б розглядатися як складові атомного ядра. Однак відомих тоді сил гравітації та електромагнетизму було недостатньо, щоб зв'язати протони і нейтрони в такі малі об'єкти, як ядра. Фізики зіткнулися з новим видом взаємодії, найсильнішим у природі. Пояснення цієї нової сили стало основним завданням теоретичної фізики.
Для вирішення зазначеної проблеми фізики протягом багатьох років збирали дані, отримані, переважно, з вивчення результатів зіткнень протонів і нейтронів. Проте результати цих досліджень виявлялися громіздкими та складними.
Якби частинки у зазначених експериментах були фундаментальними (неподільними), то після їх зіткнення слід було б очікувати ті ж частинки, що тільки виходять за зміненими траєкторіями. Натомість на виході, після зіткнення, часто виявлялося безліч часток. Кінцевий стан міг містити кілька копій вихідних частинок, і інші частки. Багато нових частинок було відкрито саме таким чином. Незважаючи на те, що ці частинки, звані адронами, були нестабільні, їх властивості були дуже схожі на властивості нейтронів і протонів. Тоді характер дослідження змінився. Вже не здавалося природним вважати, що йдеться просто про вивчення нової сили, що зв'язує протони та нейтрони в атомні ядра. Скоріше відкрився новий світ явищ. Цей світ складався з безлічі нових несподіваних частинок, що перетворюються одна в одну на диво великою кількістю способів. Відображенням зміни у поглядах стала зміна в термінології.
Замість ядерних сил фізики почали говорити про сильну взаємодію.
На початку 1960-х років Мюррей Гелл-Ман та Джордж Цвейг здійснили величезний прорив у теорії сильної взаємодії, запропонувавши концепцію кварків. Якщо ви уявите, що адрони не є фундаментальними частинками, а складаються з певної кількості неподільних кварків, то все стає на свої місця. Десятки адронів, що спостерігаються, принаймні в грубому наближенні, можна пояснити різними можливими способами сполук всього трьох типів («ароматів») кварків. Один і той же набір кварків може мати різні просторові орбіти та різноманітні спінові конфігурації. Енергія такої системи залежатиме від усіх цих факторів, і таким чином вийдуть стани з різними енергіями, що відповідають часткам з різними масами згідно з формулою m = E/c 2 . Це аналогічно до того, як спектр збуджених станів в атомі ми розуміємо як прояв різних орбіт і спінових конфігурацій електронів. (Щоправда, енергії взаємодії електронів в атомах відносно малі, і вплив цих енергій на повну масу атома незначний.)
Проте правила використання кварків для опису реалістичних моделей здавалися досить дивними та незрозумілими.
Передбачалося, що кварки навряд чи відчувають присутність один одного, коли знаходяться поруч, але якщо ви спробуєте їх ізолювати один від одного, виявите, що це неможливо. Посилені спроби знайти ізольований кварк успіхом не увінчалися. Спостережуваними виявилися лише пов'язані стани кварку з антикварком (мезони) та трьох кварків (баріони). Цей принцип, виведений із експериментальних спостережень, назвали конфайнментом. Однак піднесена назва не зробила саме явище менш таємничим.
Була у кварків і ще одна чудова особливість. Передбачалося, що їх електричні заряди є дробовими (1/3 або 2/3) по відношенню до основного одиничного заряду, наприклад електрона або протона. Всі інші заряди, що спостерігаються, відомі з великою точністю і кратні основному. Крім того, тотожні кварки не підкоряються звичайним правилам квантової статистики. Ці правила вимагають, щоб кварки, як частинки зі спином 1/2, були ферміонами з антисиметричними функціями хвиль (якщо не враховувати колірну симетрію). Однак дані про баріони, що спостерігаються, не можуть бути пояснені за допомогою антисиметричних хвильових функцій вони повинні бути симетричними.
Атмосфера таємничості навколо властивостей кварків ще більше згущувалася, коли Дж. Фрідман. Г.Кендалл, Р. Тейлор та їхні колеги на лінійному прискорювачі в Стенфорді (SLAC) направили фотони з високою енергією на прогони та виявили всередині щось на кшталт кварків. Несподіваним було те. що при сильних зіткненнях кварки рухаються (точніше, переносять енергію та імпульс) так, ніби вони були вільними частинками. До цього експерименту більшість фізиків передбачала, що хоч би якою була сильна взаємодія кварків, вона повинна змусити кварки рясно випромінювати енергію, і, отже, після різкого прискорення енергія руху має швидко розсіюватися» .

Деякі баріони

Деякі мезони

Кварки, що утворюють адрони, можуть бути в станах з різними орбітальними моментами l q та в станах з різними значеннями радіального квантового числа n. Так як кварк має позитивну парність, а антикварк - негативну, парності баріонів, антибаріонів та мезонів визначаються співвідношеннями

де L - результуючий орбітальний момент кварків в адрон.
Аналогічним чином можна отримати формулу для парності мезону/антимезону:

Спини кварків можуть бути орієнтовані по-різному. Тому для однієї і тієї ж кваркової комбінації допустимі різні значення повного моменту та парності J P . Енергія (маса) фіксованої кваркової комбінації залежить від J P та інших квантових чисел, таких як ізоспін, тобто для кожної кваркової комбінації виходить набір енергій (мас). Такою є суть спектроскопії адронів, яка по суті не відрізняється від атомної або ядерної спектроскопії. Відмінність в атомі полягає в тому, що якщо в атомі (або в ядрі) з певним внутрішнім складом частинок змінюється енергія і квантові числа, це означає перехід в інший стан цього жатома (ядра). У фізиці адронів зміна енергії (маси) та квантових чисел фіксованої кваркової комбінації означає перехід до іншийчастки.

Адрони - безбарвні утворення кольорових кварків

Чому існує настільки обмежений набір пов'язаних кваркових структур - трикваркові та кварк-антикваркові стани? Для відповіді це питання потрібно пояснити поняття безбарвного стану. Кваркова модель у своєму первісному варіанті не містила поняття «колір». Вихідна модель змогла представити все численне сімейство адронів лише у вигляді трьох кваркових комбінацій - qqq (баріони), (антибаріони) і q (мезони). Однак залишалося незрозумілим, чому інші комбінації кварків, наприклад, qq, qq, q, qqqq, qq, q і т.д. у природі немає, та й самі окремі кварки не спостерігаються. Крім того, були відомі баріони з трьох тотожних кварків – uuu (Δ++-резонанс), ddd (Δ--резонанс), sss (Ω--гіперон), в яких кварки знаходилися в однакових квантових станах, що суперечило принципу Паулі. Всі ці проблеми початкового варіанта кваркової моделі знімалися введенням для кварків ще одного квантового числа, названого кольором. Це квантове число мало мати три можливі значення для того, щоб можна було відновити принцип Паулі для баріонів, побудованих з трьох кварків однакового аромату. Ці три можливі значення кольору – червоний (к), зелений (з) та синій (с) – можна розглядати як три проекції своєрідного колірного спина у тривимірному колірному просторі (з осями К, З. С).
З введенням кольору Δ++-резонанс, наприклад, можна подати як комбінацію трьох u-кварків у різних колірних станах: Δ++ = u до u з u с. Це означало, що принцип Паулі справедливий і у фізиці адронів. Проте, обмежитися лише тризначністю кольору було неможливо. Залишалася ще одна проблема. Якщо u до u з u з - це єдиний варіант Δ ++ ‑резонансу, то для протона можна запропонувати кілька кандидатів, не порушуючи принципу Паулі: u до u з d с, u до u з d з, u з u до d і т. д. Але існує тільки один протонний стан і введення нового квантового числа «колір» не повинно збільшувати кількість станів, що спостерігаються.
Виходом з цієї ситуації стало прийняття постулату про безбарвностіспостережуваних квантових станів адронів. Безбарвність адронів означає, що в них кварки різного кольору представлені з рівними вагами. Про такі безбарвні стани говорять як про колірні синглети. Вони інваріантні щодо перетворень у тривимірному колірному просторі. Якщо колірний індекс кварку набуває трьох значень α = 1, 2, 3, то такі перетворення мають вигляд

за умови ортонормованості колірних станів

де (*) означає комплексне сполучення, а δ βγ – символ Кронекера.
На відміну від кольорових кварків, їх комбінації - адрони - завжди безбарвні. Вони всі кваркові кольори представлені з однаковими вагами. У цьому полягає аналогія між кольором в оптиці і вантовим числом колір. В обох випадках рівномірна суміш трьох базових кольорів дає безбарвну (білу) комбінацію.
Розглянемо питання про те, як колірні ступені свободи кварків мають бути враховані у хвильових функціях адронів Y. Оскільки ці ступені свободи не залежать від інших кваркових ступенів свободи – просторових координат, спина та аромату, то колірна частина повної хвильової функції адрону може бути виділена у вигляді множника ψ color:

Ψ = ψ color Ф,

де Ф - частина хвильової функції адрону, куди входять просторові ( space), спінові ( spin) та ароматні ( flavor) ступеня свободи кварків. Встановимо вигляд ψ color. Він різний для мезонів та баріонів.
Кваркова структура мезонів q. Для того, щоб мезон був безбарвним, всі можливі кольори кварку (антикварка) в ньому повинні бути представлені з однаковою вагою, що дає структуру кольору мезону ~ (k+з +с ). Тому, незалежно від типу (кваркового складу) мезону, колірна частина його хвильової функції з урахуванням нормування має вигляд.

При встановленні виду колірної хвильової функції баріона необхідно врахувати принцип Паулі. До складу баріону можуть входити тотожні кварки, а оскільки кварки є ферміонами, то в таких баріонах ці кварки не повинні перебувати в однакових квантових станах. У разі мезонів такого обмеження немає, оскільки вони містять лише різні частинки – кварк та антикварк. Це означає, що хвильова функція баріону, що містить кварки однакового аромату, має бути антисиметричною при перестановці цих кварків.

Розглянемо ситуацію на прикладі Δ++-резонансу, що складається з трьох u-кварків. Його спин-парність J P = 3/2 +. Експерименти показали, що його хвильова функція симетрична за просторовими координатами кварків і не має вузлів. Отже, орбітальний момент кварків L = 0 і момент J P = 3/2 цілком зумовлений спинами кварків, спрямованими в одну сторону (). Такий спиновий стан симетричний. Отже, просторово-спиново-ароматовахвильова функція Δ++-резонансу F симетрична за цими трьома змінними. Як свідчить це твердження справедливо всім баріонів, тобто. всі баріони мають хвильові функції, повністю симетричні до одночасної перестановки просторових координат, спинів та ароматів будь-яких двох кварків.Для того, щоб бути антисиметричною в цілому, повна хвильова функція Y будь-якого баріону повинна містити антисиметричну колірну функцію color . Нормована антисиметрична колірна хвильова функція баріону має вигляд

Така колірна функція автоматично забезпечує виконання принципу Паулі, що забороняє існування баріону, що містить кварки одного і того ж аромату повністю однакових квантових станах. Ароматово-колірнахвильова функція Δ++-резонансу має вигляд

Необхідна антисиметризація хвильової функції Δ++-резонансу отримана. Вона антисиметрична за кольором, симетрична за просторовими координатами (орбітальні моменти кварків нульові) та спинами (). Таким чином, хвильова функція Δ++-резонансу Y антисиметрична в цілому, як і має бути для систем, що містять тотожні ферміони. Легко перевірити дотримання принципу Паулі для цього стану. Нехай зелений u-кварк став червоним: u з → u к. Тоді в Δ ++ резонансі маємо два червоні u-кварки в тому самому стані. При цьому хвильова функція Δ++-резонансу обертається на нуль.