Курс
лекций по ядерной физике, физика атомного ядра и частиц
Основные
положения модели кварков
Все сильновзаимодействующие частицы состоят
из кварков; кварки являются фермионами; по современным представлениям они бесструктурны.
Кварки
имеют внутренние квантовые числа: электрический заряд Q, спин 1/2, четность P,
барионное число B, изоспин I, проекцию изоспина I3, странность s, шарм
c, bottomness b, topness t. Совокупность этих внутренних квантовых чисел, характеризующих
определенный тип кварка, называется также "ароматом" кварка.
Квантовые
числа кварков определяют характеристики адронов.
Барионы (фермионы с барионным
числом B = 1) строятся из трех кварков.
Антибарионы (фермионы
с барионным числом B = -1) строятся из трех антикварков.
Мезоны
(бозоны с барионным числом B = 0) строятся из кварка и антикварка.
Квантовое
число "цвет" приписывается всем кваркам независимо от типа (аромата).
Цвет имеет три значения. Обычно их обозначают красный (К), зеленый (З), синий
(С). Кварк обладает единичным цветовым зарядом К, З или С. Цвет соответствующего
антикварка обозначается
(антикрасный), (антизеленый),
(антисиний) и является
дополнительным к цвету кварка.
Известные барионы и мезоны - бесцветны;
в них все цвета смешаны равномерно. Такие состояния, называемые цветовыми синглетами
не меняются при вращении в трехмерном цветовом пространстве.
Кварки в
адронах связаны глюонами.
Кварки участвуют в сильных взаимодействиях,
излучая или поглощая глюон g, при этом тип (аромат) кварка остается неизменным,
цвет кварка может измениться
Вершина
сильного взаимодействия кварков
Кварки участвуют в электромагнитных
взаимодействиях, излучая или поглощая
-квант, при этом не изменяется ни цвет, ни тип (аромат) кварков.
Вершина
электромагнитного взаимодействия кварков
Кварки участвуют в слабых
взаимодействиях, излучая или поглощая
или Z-бозоны, при этом может изменяться тип (аромат) кварка, цвет кварка при этом
остается без изменения
Правило 1. Четность кварка
равна +1 и не зависит от типа кварка.
Правило 2. Четность антикварка
равна -1 и не зависит от типа кварка.
Правило 3. Внутренняя четность
адрона равна произведению четностей входящих в его состав кварков, умноженному
на , где L-орбитальные
моменты кварков в составе адрона.
КВАРКИ
Характеристика
Тип (аромат) кварка
d
u
s
c
b
t
Электрический
заряд Q
-1/3
+2/3
-1/3
+2/3
-1/3
+2/3
Барионное число B
1/3
1/3
1/3
1/3
1/3
1/3
Спин
J
1/2
1/2
1/2
1/2
1/2
1/2
Четность P
+1
+1
+1
+1
+1
+1
Изоспин
I
1/2
1/2
0
0
0
0
Проекция изоспина I3
-1/2
+1/2
0
0
0
0
Странность
s
0
0
-1
0
0
0
Очарование (сharm) c
0
0
0
+1
0
0
Красота
(bottomness или beauty) b
0
0
0
0
-1
0
Верхний
(topness) t
0
0
0
0
0
+1
Масса в составе адрона, ГэВ
0.33
0.33
0.51
1.8
5
Масса
"свободного" кварка, ГэВ
0.007
0.005
0.15
1.3
4.1-4.4
178.0 + 4.3
Свойства антикварков легко получить, воспользовавшись таблицей
характеристик античастиц.
Примеры кварковых схем
Рождение
++(1232)-резонанса.
Реакция происходит в результате сильного взаимодействия
p
+ +++
+ 0.
Рождение
странных частиц. Реакция происходит в результате сильного взаимодействия
p
+ ++
+ K+.
Рождение
K+K- при e+e-аннигиляции. Реакция
происходит в результате электромагнитного взаимодействия
e-
+ e+
K- + K+.
Распад
мезонного резонанса K*+(892). Распад происходит в результате сильного
взаимодействия
K*+(892)
K0 + +.
Распад
резонанса ++.
Распад происходит в результате сильного взаимодействия
++
p + +.
Распад
-гиперона.
Распад происходит в результате слабого взаимодействия
(антикрасный), 
(антизеленый),
(антисиний) и является
дополнительным к цвету кварка.
-квант, при этом не изменяется ни цвет, ни тип (аромат) кварков.
или Z-бозоны, при этом может изменяться тип (аромат) кварка, цвет кварка при этом
остается без изменения 
, где L-орбитальные
моменты кварков в составе адрона.
++(1232)-резонанса.
Реакция происходит в результате сильного взаимодействия
+
+
+ K+. 
-гиперона.
Распад происходит в результате слабого взаимодействия
